DE102018203864B4 - Double-walled power electronics housing and method for producing a double-walled power electronics housing - Google Patents
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Abstract
Doppelwandiges Leistungselektronikgehäuse mit einem Deckel (D) und einer doppelwandigen Schalenstruktur, die von dem Deckel (D) abgeschlossen wird, wobei die Schalenstruktur eine erste Schale (S1) und eine zweite Schale (S2) aufweist, wobei eine Vertiefung (V) der zweiten Schale (S2), die zusammen mit dem Deckel (D) einen Gehäuseinnenraum begrenzt, in der ersten Schale (S1) eingelassen ist, wobei die zweite Schale (S2) einen Rand aufweist, der über eine nach außen gerichtete Wölbung (W) verfügt, und ein Rand (R, R') der ersten Schale (S1) mit der Wölbung (W, W') verbunden ist, wobei eine Crimpverbindung (C) des Deckels (D), die an einer Stirnseite des Randes der zweiten Schale (S2) vorliegt, den Deckel (D) mit dem Rand der zweiten Schale (S2) verbindet.
Description
Kraftfahrzeuge mit elektrischem Antrieb wie Hybridfahrzeuge oder rein elektrisch betriebene Fahrzeuge weisen eine Leistungselektronik mit hoher Verlustwärme auf. Zum einen muss die Leistungselektronik geschützt sein und zum anderen muss die erwähnte Verlustwärme effektiv abgeführt werden können.Motor vehicles with electric drive, such as hybrid vehicles or purely electrically operated vehicles, have power electronics with high heat losses. On the one hand, the power electronics must be protected and, on the other hand, the heat loss mentioned must be able to be effectively dissipated.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich ein Leistungselektronikgehäuse mit guten Kühlungseigenschaften auf einfache Weise realisieren lässt.It is therefore the object of the invention to show a possibility with which a power electronics housing with good cooling properties can be implemented in a simple manner.
Diese Aufgabe wird gelöst von den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche. Weitere Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.This problem is solved by the subjects of the independent claims. Further embodiments, features and advantages emerge from the dependent claims, the description and the figures.
Es wird vorgeschlagen, ein Leistungselektronikgehäuse doppelwandig auszuführen, insbesondere um in den entstehenden Hohlraum zwischen den Wänden Kühlmedium zirkulieren lassen zu können. Das Leistungselektronikgehäuse ist insbesondere für Kraftfahrzeuge vorgesehen, beispielsweise für Leistungselektronik in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Das Leistungselektronikgehäuse weist einen Deckel und eine doppelwandige Schalenstruktur auf. Die Schalenstruktur wird von dem Deckel abgeschlossen, insbesondere in abdichtender Weise. Die Schalenstruktur weist eine erste Schale und eine zweite Schale auf. Diese sind fluiddicht miteinander verbunden. Es ergibt sich ein Hohlraum zwischen der ersten Schale und der zweiten Schale. Es kann ein Einlass und ein Auslass vorgesehen sein, die jeweils mit dem Hohlraum zwischen den beiden Schalen fluidtechnisch verbunden sind. Der Hohlraum kann als Kühlkanal ausgebildet sein.It is proposed to make a power electronics housing double-walled, in particular in order to be able to circulate cooling medium into the cavity that is created between the walls. The power electronics housing is provided in particular for motor vehicles, for example for power electronics in a drive train of a motor vehicle. The power electronics housing has a cover and a double-walled shell structure. The shell structure is closed off by the cover, in particular in a sealing manner. The shell structure has a first shell and a second shell. These are connected to one another in a fluid-tight manner. There is a cavity between the first shell and the second shell. An inlet and an outlet can be provided, each of which is fluidically connected to the cavity between the two shells. The cavity can be designed as a cooling channel.
Die zweite Schale weist eine Vertiefung auf. Ebenso weist vorzugsweise auch die erste Schale eine Vertiefung auf, damit die beiden Schalen ineinander eingesteckt bzw. eingelassen werden können. Die Vertiefung der zweiten Schale begrenzt zusammen mit dem Deckel ein Gehäuseinnenraum. In diesem Gehäuseinnenraum kann Leistungselektronik vorgesehen sein oder sind Leistungselektronikbauelemente angeordnet. Im letztgenannten Fall bildet das dann gefüllte Leistungselektronikgehäuse ein gehäustes Leistungselektronikmodul.The second shell has a recess. Likewise, the first shell preferably also has a recess so that the two shells can be inserted or let into one another. The recess in the second shell, together with the cover, delimits a housing interior. Power electronics can be provided or power electronics components are arranged in this housing interior. In the latter case, the then filled power electronics housing forms a housed power electronics module.
Die Vertiefung der zweiten Schale ist in die erste Schale eingelassen, insbesondere in eine Vertiefung der ersten Schale. Im Hinblick auf die Vertiefungen bildet die zweite Schale eine innere Schale und die erste Schale eine äußere Schale. The depression in the second shell is let into the first shell, in particular in a depression in the first shell. With regard to the wells, the second shell forms an inner shell and the first shell forms an outer shell.
Abschnitte der ersten Schale, die die Vertiefung der ersten Schale bilden, sind Abschnitte einer äußeren Schale. Abschnitte der zweiten Schale, die die Vertiefung der zweiten Schale bilden, sind Abschnitte einer inneren Schale. Der Gehäuseinnenraum ist somit von der Innenseite (der Vertiefung) der zweiten Schale ausgebildet. Die Außenseite der ersten Schale bildet auch die Außenseite des Leistungselektronikgehäuses. Der Rand der ersten Schale ist umlaufen mit dem Rand der zweiten Schale in abdichtender Weise verbunden. Daher ist der Hohlraum nach außen angedichtet. Auch der Deckel ist umlaufend mit der Schalenstruktur (bzw. mit dem Rand der zweiten Schale) in abdichtender Weise verbunden. Es ergibt sich ein nach außen abgedichteter Gehäuseinnenraum.Sections of the first shell that form the recess of the first shell are sections of an outer shell. Portions of the second shell that form the recess of the second shell are portions of an inner shell. The interior of the housing is thus formed from the inside (the recess) of the second shell. The outside of the first shell also forms the outside of the power electronics housing. The edge of the first shell is circumferentially connected to the edge of the second shell in a sealing manner. Therefore, the cavity is sealed to the outside. The cover is also connected to the shell structure (or to the edge of the second shell) in a sealing manner around the circumference. The result is a housing interior that is sealed off from the outside.
Die zweite Schale weist einen Rand auf, der über eine Wölbung verfügt. Diese Wölbung ist nach außen gerichtet. Der Rand der zweiten Schale ist außerhalb der Abschnitte oder des Abschnitts, die bzw. der die Vertiefung der zweiten Schale bildet bzw. bilden. Der Rand selbst bildet somit keine Vertiefung der zweiten Schale.The second shell has an edge that has a curvature. This curvature is directed outwards. The edge of the second shell is outside of the sections or the section which forms the recess of the second shell or form. The edge itself thus does not form a recess in the second shell.
Ein Rand der ersten Schale ist mit dieser Wölbung, d. h. mit der Wölbung der zweiten Schale verbunden. Die Wölbung hat vorzugsweise einen Gesamtkrümmungswinkel von mindestens 60°, vorzugsweise von mindestens 90° und in weiteren Ausführungsformen von mehr als 90°, beispielsweise mindestens 120 oder mindestens 160°, insbesondere im Wesentlichen 180°. Im Querschnitt erstreckt sich die Wölbung in Form eines L (d. h. mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel eines Winkels) oder ist im Wesentlichen in Form eines U mit einer ersten Linie und einer dazu gegenläufigen zweiten Linie, die über eine weitere Linie miteinander verbunden sind, die den Boden ausbildet. Somit kann sich auch eine Rinnenform ergeben oder auch eine auskragende Form, die jedoch keine Rinne ausbildet.One edge of the first shell is connected to this curvature, that is to say to the curvature of the second shell. The curvature preferably has a total angle of curvature of at least 60 °, preferably of at least 90 ° and in further embodiments of more than 90 °, for example at least 120 or at least 160 °, in particular essentially 180 °. In cross section extends the curvature in the form of an L (ie with a first leg and a second leg of an angle) or is essentially in the form of a U with a first line and a second line running in opposite directions, which are connected to one another via a further line that forms the bottom trains. This can also result in a channel shape or a cantilever shape, which, however, does not form a channel.
Ein Rand der ersten Schale ist mit der Wölbung (des Rands der zweiten Schale) verbunden. Da die zweite Schale in der zweiten Schale steckt und die Wölbung der zweiten, inneren Schale nach außen gerichtet ist, stößt der Rand der äußeren, ersten Schale an diese Wölbung an. Es ergibt sich dadurch die Möglichkeit einer (insbesondere abdichtenden) Verbindung an den Rändern der Schalen, da die Ränder der Schalen direkt aneinanderstoßen.One edge of the first shell is connected to the bulge (the edge of the second shell). Since the second shell is in the second shell and the curvature of the second, inner shell is directed outwards, the edge of the outer, first shell abuts this curvature. This results in the possibility of a (in particular sealing) connection at the edges of the shells, since the edges of the shells directly abut one another.
Der Deckel ist mit dem Rand der zweiten Schale verbunden, insbesondere an einer Außenseite des Randabschnitts der ersten Schale, die vom Rand der zweiten Schale abgewandt ist. Auf einer Seite des Rands der ersten Schale schließt sich somit die zweite Schale an, während auf der hierzu entgegengesetzten Seite des Rands der Deckel befestigt ist. Der Rand des Deckels ist über den Rand der ersten Schale (insbesondere über einen Abschnitt der Wölbung) mit dem Rand der zweiten Schale verbunden. Dies gilt insbesondere für einen Randabschnitt des Deckels, kann jedoch auch für die Seitenkante des Deckels nicht gelten.The lid is connected to the edge of the second shell, in particular on an outer side of the edge section of the first shell which faces away from the edge of the second shell. The second shell thus adjoins one side of the edge of the first shell, while the lid is attached to the opposite side of the edge. The edge of the lid is connected to the edge of the second shell via the edge of the first shell (in particular via a section of the curvature). This applies in particular to an edge section of the cover, but cannot apply to the side edge of the cover either.
Der Deckel ist vorzugsweise mittels einer Crimpverbindung an der zweiten Schale oder an der ersten und an der zweiten Schale befestigt, beispielsweise an einer Stirnfläche des Rands der zweiten Schale (oder an Stirnflächen der Ränder beider Schalen). Die Crimpverbindung wird vom Deckel ausgebildet, insbesondere von einem Randabschnitt des Deckels.The cover is preferably fastened to the second shell or to the first and second shells by means of a crimp connection, for example to an end face of the edge of the second shell (or to end faces of the edges of both shells). The crimp connection is formed by the cover, in particular by an edge section of the cover.
Die Crimpverbindung liegt in einer Ausführungsform an einer Stirnseite des Randes der zweiten Schale vor. Ferner kann die Crimpverbindung auch zusätzlich an einer Stirnseite des Randes der ersten Schale vorliegen. Die Crimpverbindung umgreift zumindest einen Teil der Stirnseite der zweiten Schale, kann sich auch über diese Stirnseite hinaus erstrecken. Hierbei kann die Crimpverbindung des Deckels die Stirnseite der zweiten Schale vollständig umgreifen und kann darüber hinaus auch sich jenseits der Stirnseite weiter erstrecken. Die Crimpverbindung wird von einem äußeren Rand des Deckels gebildet, der die Stirnseite bzw. Kante des Deckels umgreift.In one embodiment, the crimp connection is present on an end face of the edge of the second shell. Furthermore, the crimp connection can also be present on an end face of the edge of the first shell. The crimp connection engages around at least part of the end face of the second shell and can also extend beyond this end face. Here, the crimp connection of the lid can completely encompass the end face of the second shell and, moreover, can also extend further beyond the end face. The crimp connection is formed by an outer edge of the cover which engages around the face or edge of the cover.
Die Crimpverbindung des Deckels kann den Rand der ersten Schale, den Rand der zweiten Schale oder beide Ränder vollständig oder zumindest teilweise umgreifen. Der Rand der ersten Schale kann, wenn dieser von der Crimpverbindung umgriffen wird, eine Verjüngung aufweisen, die sich ausgehend von einer Stirnseite des Rands zur Mitte der ersten Schale hin erstreckt. Mit anderen Worten kann der Rand der ersten Schale eine Hinterschneidung aufweisen, entlang der sich die Crimpverbindung erstreckt.The crimp connection of the lid can completely or at least partially encompass the edge of the first shell, the edge of the second shell or both edges. The edge of the first shell, when it is encompassed by the crimp connection, can have a taper, which, starting from an end face of the edge, extends towards the center of the first shell. In other words, the edge of the first shell can have an undercut along which the crimp connection extends.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass durch die Crimpverbindung der Deckel mit dem Rand der zweiten Schale verbunden ist, wobei die Crimpverbindung an dem Ende der zweiten Schale oder am Ende der zweiten Schale und insbesondere am Ende der ersten Schale befestigt werden kann. Das Ende der Schalen entspricht der Stirnseite und kann beispielsweise einer Stanzkante entsprechen. Da sich die Crimpverbindung entlang eines Abschnitts der inneren Schale, d. h. der zweiten Schale erstreckt, ergibt sich eine Abdichtung zwischen dem Deckel (bzw. dessen Randabschnitt) und der zweiten Schale (insbesondere dem Rand der zweiten Schale). Dies erlaubt eine fluiddichte Abdichtung zwischen Deckel und Schalenstruktur und somit die Realisierung eines abgedichteten Gehäuseinnenraums zur Unterbringung von Elektronik.Furthermore, it can be provided that the lid is connected to the edge of the second shell by the crimp connection, wherein the crimp connection can be attached to the end of the second shell or to the end of the second shell and in particular to the end of the first shell. The end of the shells corresponds to the face and can, for example, correspond to a punched edge. Since the crimp connection extends along a portion of the inner shell, i. H. extends the second shell, there is a seal between the lid (or its edge portion) and the second shell (in particular the edge of the second shell). This allows a fluid-tight seal between the cover and the shell structure and thus the realization of a sealed housing interior for accommodating electronics.
In einer ersten Ausführungsform ist die Wölbung des Randes der zweiten Schale rinnenförmig. Eine Rinne erstreckt sich insbesondere entlang einer Kurvenkrümmung von mehr als 180°. Im Querschnitt ergibt sich eine nicht vollständig vom Rand der zweiten Schale umgrenzte Querschnittsfläche. In diese Querschnittsfläche hinein erstreckt sich der Rand der ersten Schale, insbesondere die Stirnseite dieses Rands. Mit anderen Worten erstreckt sich der Rand der ersten Schale, insbesondere dessen Stirnseite, in die von dem Rand der zweiten Schale gebildete Rinne hinein. Die Stirnseite des Randes der ersten Schale erstreckt sich insbesondere bis zum Grund bzw. Boden der Rinne, die von dem Rand der zweiten Schale ausgebildet wird. Die Rinnenform kann im Wesentlichen einer U-Form entsprechen. Der Rand der zweiten Schale kann zumindest abschnittsweise der (gebogenen) Hülle eines Zylindersegments entsprechen. Die Rinne hat insbesondere einen Querschnitt, der entlang einer gekrümmten Linie verläuft, wobei die Krümmung insbesondere mehr als 90° (und vorzugsweise mehr als 90° und bis zu 180°) beträgt. Der Krümmungswinkel kann auch mehr als 180° betragen, solange die Wölbung nicht vollständig geschlossen ist und die Rinne noch zur ersten Schale hin noch offen ist, so dass der Rand der ersten Schale sich in die Rinne hinein erstrecken kann. Die Rinne ist daher nicht vollständig geschlossen sondern weist eine Öffnung auf, durch die sich hindurch der Rand der ersten Schale erstreckt, insbesondere bis zu einer Oberfläche der zweiten Schale (d.h. Innenseite der Wölbung), die sich in der Wölbung befindet.In a first embodiment, the curvature of the edge of the second shell is channel-shaped. A channel extends in particular along a curvature of more than 180 °. The cross-section results in a cross-sectional area that is not completely delimited by the edge of the second shell. The edge of the first shell, in particular the end face of this edge, extends into this cross-sectional area. In other words, the edge of the first shell, in particular its end face, extends into the channel formed by the edge of the second shell. The end face of the edge of the first shell extends in particular to the bottom of the channel which is formed by the edge of the second shell. The channel shape can essentially correspond to a U-shape. The edge of the second shell can correspond, at least in sections, to the (curved) shell of a cylinder segment. In particular, the channel has a cross section which runs along a curved line, the curvature being in particular more than 90 ° (and preferably more than 90 ° and up to 180 °). The angle of curvature can also be more than 180 ° as long as the curvature is not completely closed and the channel is still open towards the first shell, so that the edge of the first shell can extend into the channel. The channel is therefore not completely closed but has an opening through which the edge of the first shell extends, in particular as far as a surface of the second shell (i.e. inside of the bulge) which is located in the bulge.
Vorzugsweise erstreckt sich der Rand der ersten Schale in die Wölbung hinein, insbesondere bis zu einer Innenseite der Wölbung. Die erste Schale, insbesondere dessen Rand, ist mit der Wölbung verbunden. Hierbei ist insbesondere die Stirnseite des Randes der ersten Schale innerhalb der Wölbung mit der Wölbung verbunden, vorzugsweise mit einer Innenseite der Wölbung.The edge of the first shell preferably extends into the curvature, in particular up to an inside of the curvature. The first shell, in particular its edge, is connected to the curvature. Here, in particular, the end face of the edge of the first shell is connected to the curvature within the curvature, preferably to an inside of the curvature.
Die Wölbung der zweiten Schale kann auch kragenförmig sein, etwa in der Form einer Auskragung. Hierbei steht der Rand der zweiten Schale, der die Wölbung beinhaltet, seitlich von der zweiten Schale ab, insbesondere von einer Seitenwand der zweiten Schale, an der sich der Rand anfügt. Die Wölbung verläuft somit in der Form eines L bzw. in der Form eines Winkels. Die Wölbung bildet den Übergang zwischen einer Seitenwand der zweiten Schale, an die sich der Rand anschließt. Die Wölbung hat eine Krümmung von beispielsweise im Wesentlichen 90°, kann jedoch auch eine Wölbung von 30 bis 150° oder von 45° bis 135° aufweisen. Bei der o. g. rinnenförmigen Wölbung umgreift der Rand der zweiten Schale insbesondere durch zwei Biegungen, die über ein Bodenstück verbunden sind, einen Halbraum, so dass sich - mit Spiel - ein Formschluss zwischen dem Rand der ersten Schale und der Wölbung der zweiten Schale ergibt. Im Gegensatz hierzu ist bei einer kragenförmigen Wölbung der zweiten Schale nur eine einzelne, nach außen gerichtete Biegung dargestellt. Eine kragenförmige Wölbung bildet somit im Allgemeinen keine Rinne, insbesondere keine Rinne mit einem Bodenstück zwischen zwei Biegungen. Die zwei in Bezug auf die Rinnenform erwähnten Biegungen gehen in die gleiche Richtung, so dass sich eine an die Seitenwand der zweiten Schale nach außen anschließende Rinne ergibt.The curvature of the second shell can also be collar-shaped, for example in the form of a projection. Here, the edge of the second shell, which contains the curvature, protrudes laterally from the second shell, in particular from a side wall of the second shell to which the edge is attached. The curvature thus runs in the shape of an L or in the shape of an angle. The curvature forms the transition between a side wall of the second shell, which is adjoined by the edge. The curvature has a curvature of, for example, essentially 90 °, but can also have a curvature of 30 to 150 ° or from 45 ° to 135 °. In the case of the above The groove-shaped arch surrounds the edge of the second shell, in particular through two bends that are connected via a base piece, a half-space, so that - with play - a form fit between the edge of the first shell and the arch of the second shell results. In contrast to this, in the case of a collar-shaped curvature of the second shell, only a single, outwardly directed bend is shown. A collar-shaped bulge thus generally does not form a channel, in particular not a channel with a base piece between two bends. The two bends mentioned in relation to the shape of the channel go in the same direction, so that a channel adjoining the side wall of the second shell to the outside results.
Bei einer kragenförmigen Wölbung verläuft vorzugsweise ein Rand der ersten Schale entlang (der Wölbung) des Rands der zweiten Schale. Somit hat der Rand der ersten Schale die gleiche Wölbung wie der Rand der zweiten Schale. Die Ränder der zwei Schalen verlaufen entlang aneinander. Insbesondere liegen beide Ränder aneinander.In the case of a collar-shaped curvature, an edge of the first shell preferably runs along (the curvature) the edge of the second shell. Thus, the edge of the first shell has the same curvature as the edge of the second shell. The edges of the two bowls run along each other. In particular, both edges lie against one another.
Mittels einer (vorzugsweise flächigen) Verbindung kann die Wölbung der ersten Schale direkt mit der Wölbung des Randes der zweiten Schale verbunden sein. Diese Verbindung ist insbesondere eine Klebverbindung, Schweißverbindung oder Lötverbindung. Die Stirnseite der Wölbung der zweiten Schale und die Stirnseite des Rands der ersten Schale (bzw. deren Wölbung) fluchten vorzugsweise miteinander. Dadurch kann der Deckel an beiden Stirnseiten der Ränder der ersten und der zweiten Schale abdichtend verlaufen.The curvature of the first shell can be connected directly to the curvature of the edge of the second shell by means of a (preferably flat) connection. This connection is in particular an adhesive connection, weld connection or solder connection. The face of the curvature of the second shell and the face of the edge of the first shell (or its curvature) are preferably aligned with one another. As a result, the cover can run in a sealing manner on both end faces of the edges of the first and the second shell.
Es ist vorzugsweise eine linienförmige Dichtung vorgesehen, mit der der Deckel abdichtend mit dem Rand der zweiten Schale verbunden ist. Die linienförmige Dichtung erstreckt sich in ihrer Hauptrichtung insbesondere quer zur Richtung der Wölbung. Mit anderen Worten verläuft die linienförmige Dichtung parallel zu den Stirnseiten der Ränder der Schalen. Die linienförmige Dichtung kann in einer Vertiefung der Außenseite der zweiten Schale, in einer Vertiefung in dem Randabschnitt des Deckels oder in beiden verlaufen. Im letztgenannten Fall ist die Vertiefung an der Außenseite der Schale gegenüberliegend zu der Vertiefung in dem Randabschnitt des Deckels vorgesehen. Die Dichtung verläuft somit zumindest teilweise in einer Vertiefung in dem Randabschnitt des Deckels oder in einer Vertiefung in der Außenseite der zweiten Schale oder in beiden.A linear seal is preferably provided, with which the cover is sealingly connected to the edge of the second shell. The linear seal extends in its main direction in particular transversely to the direction of the curvature. In other words, the linear seal runs parallel to the end faces of the edges of the shells. The linear seal can run in a recess on the outside of the second shell, in a recess in the edge section of the lid, or in both. In the latter case, the recess is provided on the outside of the shell opposite the recess in the edge section of the lid. The seal thus runs at least partially in a recess in the edge portion of the lid or in a recess in the outside of the second shell or in both.
Es kann ferner eine Dichtungsschicht vorgesehen sein, die zwischen dem Deckel und der Außenseite der zweiten Schale vorgesehen ist, insbesondere zwischen einem Randabschnitt des Deckels und der gegenüberliegenden Außenseite der zweiten Schale. Die Dichtschicht kann einteilig mit der linienförmigen Dichtung ausgebildet sein. Die Dichtungsschicht verläuft insbesondere (auch) ausgehend von der linienförmigen Dichtung nach außen, d. h. in der Erstreckungsrichtung der Wölbung.Furthermore, a sealing layer can be provided which is provided between the cover and the outside of the second shell, in particular between an edge section of the cover and the opposite outside of the second shell. The sealing layer can be formed in one piece with the linear seal. The sealing layer runs in particular (also) starting from the linear seal to the outside, i. H. in the direction of extension of the bulge.
Der Deckel ist durch eine Crimpverbindung mit der zweiten Schale oder mit der zweiten Schale sowie der ersten Schale verbunden. Ein Randabschnitt des Deckels, insbesondere der vorangehend genannte Randabschnitt, der zur Crimpverbindung führt, ist mittels einer Klebe- und/oder Dichtungsschicht an der Außenseite des Randes der zweiten Schale befestigt, insbesondere mittels der vorangehend genannten Dichtungsschicht.The cover is connected to the second shell or to the second shell and the first shell by a crimp connection. An edge section of the cover, in particular the aforementioned edge section, which leads to the crimp connection, is attached to the outside of the edge of the second shell by means of an adhesive and / or sealing layer, in particular by means of the aforementioned sealing layer.
Bei einer rinnenförmigen Wölbung des Randes der zweiten Schale ist die Crimpverbindung dargestellt durch einen überbogenen Crimp, der die Stirnseite des Rands der zweiten Schale vollständig umgreift und ggf. darüber hinausgeht und sich entlang der Innenseite der Wölbung im Rand der zweiten Schale erstreckt. Auch bei einer kragenförmigen Wölbung des Rands der zweiten Schale, entlang der sich auf der Rand der ersten Schale erstreckt, umgreift der Crimp gleichermaßen die Stirnseiten der Ränder der ersten und zweiten Schalen und geht vorzugsweise über die Stirnseite des Randes der ersten Schale hinaus. Insbesondere erstreckt sich der Crimp auch über eine Verdickung an der Stirnseite des Randes der ersten Schale sowie über eine nach innen folgende Hinterschneidung. Dadurch ergibt sich eine stabile Crimpverbindung. Als Crimp wird auch der Randabschnitt des Deckels bezeichnet, der zur Verbindung mit der Schalenstruktur gebogen ist.In the case of a channel-shaped curvature of the edge of the second shell, the crimp connection is represented by an overbend crimp which completely surrounds the end face of the edge of the second shell and possibly extends beyond it and extends along the inside of the curvature in the edge of the second shell. Even with a collar-shaped curvature of the edge of the second shell, along which the edge of the first shell extends, the crimp equally engages around the end faces of the edges of the first and second shells and preferably extends beyond the end face of the edge of the first shell. In particular, the crimp also extends over a thickening on the end face of the edge of the first shell and over an inwardly following undercut. This results in a stable crimp connection. The edge section of the lid that is bent to connect to the shell structure is also referred to as the crimp.
Die Schalen, d. h. die erste und die zweite Schale sind vorzugsweise tiefgezogene Bleche. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Deckel ein tiefgezogenes Blech sein. Die Schalen sind vorzugsweise aus Aluminiummaterial. Dies kann auch für den Deckel gelten. Ferner ist es möglich, dass die Schalen aus Stahl gefertigt sind. Auch der Deckel kann aus Stahl gefertigt sein.The shells, ie the first and second shells, are preferably deep-drawn metal sheets. Alternatively or additionally, the cover can also be a be deep-drawn sheet metal. The trays are preferably made of aluminum material. This can also apply to the lid. It is also possible that the shells are made of steel. The cover can also be made of steel.
Es kann eine Verbindung vorgesehen sein, die die beiden Schalen an deren Rändern miteinander verbindet. Insbesondere ist die Verbindung zwischen den beiden Schalen eine Klebe-, Schweiß-, Schnapp- oder Lötverbindung. Es sind daher formschlüssige, kraftschlüssige oder stoffschlüssige Verbindungen zwischen den Rändern der beiden Schalen möglich. Der Deckel ist mittels einer formschlüssigen Verbindung an dem Rand der ersten Schale oder an beiden Rändern befestigt, insbesondere mittels einer Crimpverbindung. Der Deckel wird durch Umbiegen um den Rand der zweiten Schale oder durch Umwegen um den Rand der ersten und der zweiten Schale an der Schalenstruktur befestigt.A connection can be provided which connects the two shells to one another at their edges. In particular, the connection between the two shells is an adhesive, weld, snap or solder connection. Positive, non-positive or material connections between the edges of the two shells are therefore possible. The cover is attached to the edge of the first shell or to both edges by means of a form-fitting connection, in particular by means of a crimp connection. The lid is attached to the shell structure by bending around the edge of the second shell or by detouring around the edge of the first and second shell.
Ferner können die Schalen tiefgezogene und gestanzte Schalen sein. Die Stanzkante bildet dann die Stirnseite der Schalen. Die Wandstärke der Schalen kann 3 mm oder weniger als 3 mm betragen, beispielsweise 2,5 oder 2 mm.Furthermore, the shells can be deep-drawn and punched shells. The punched edge then forms the face of the shells. The wall thickness of the shells can be 3 mm or less than 3 mm, for example 2.5 or 2 mm.
Wie erwähnt kann zumindest eine der Schalen, vorzugsweise die erste Schale (d. h. die äußere Schale) einen Zugang für ein Kühlmedium umfassen, beispielsweise für ein flüssiges Kühlmedium. Hierbei kann die erste Schale mit einem Einlass und einem Auslass versehen sein. Der Zugang bzw. der Ein- oder der Auslass erstrecken sich durch die Wand der ersten Schale hindurch. Der Zugang bzw. der Einlass oder Auslass führen zu dem Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Schale.As mentioned, at least one of the shells, preferably the first shell (i.e. the outer shell), can comprise an access for a cooling medium, for example for a liquid cooling medium. Here, the first shell can be provided with an inlet and an outlet. The access or the inlet or the outlet extend through the wall of the first shell. The access or the inlet or outlet lead to the intermediate space between the first and the second shell.
Bei einem rinnenförmigen Rand ist die Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Schale linienförmig, insbesondere eine linienförmige Schweißnaht. Es ergibt sich bei einem kragenförmigen Rand eine flächige Verbindung etwa in Form einer flächigen Schweißverbindung.In the case of a channel-shaped edge, the connection between the first and the second shell is linear, in particular a linear weld seam. In the case of a collar-shaped edge, there is a flat connection, for example in the form of a flat welded connection.
Das Leistungselektronikgehäuse kann insbesondere ein Leistungselektronikgehäuse für ein Fahrzeug sein, beispielsweise für einen Antriebsstrang des Fahrzeugs oder für eine Ladevorrichtung des Fahrzeugs. Insbesondere ist das Leistungselektronikgehäuse ein Gehäuse eines Wandlers, insbesondere eines Gleichspannungswandlers eines Fahrzeugs, beispielsweise für eine Spannung von 48 V (oder auch für 400 V oder 800 V).The power electronics housing can in particular be a power electronics housing for a vehicle, for example for a drive train of the vehicle or for a charging device of the vehicle. In particular, the power electronics housing is a housing of a converter, in particular a DC voltage converter of a vehicle, for example for a voltage of 48 V (or also for 400 V or 800 V).
Es wird ferner ein Verfahren zum Herstellen eines doppelwandigen Leistungselektronikgehäuses beschrieben, insbesondere des vorangehend beschriebenen Leistungselektronikgehäuses. Es wird ein Deckel, eine erste Schale und eine zweite Schale geformt. Die zweite Schale wird mit einer Vertiefung sowie einem Rand ausgeformt. Der Rand der zweiten Schale hat eine nach außen gerichtete Wölbung, welche beim Formen ausgebildet wird, beispielsweise durch Tiefziehen. Auch die Vertiefung der zweiten Schale kann durch Tiefziehen erzeugt werden. Auch die erste Schale kann eine entsprechende Vertiefung aufweisen, wobei die Vertiefung der ersten Schale größer als die Vertiefung der zweiten Schale, um zu gewährleisten, dass der Teil der zweiten Schale, der die Vertiefung bildet, in die Vertiefung der ersten Schale eingebracht bzw. eingesteckt werden kann. Die Vertiefung der zweiten Schale kann durch Tiefziehen erzeugt werden.A method for producing a double-walled power electronics housing is also described, in particular the power electronics housing described above. A lid, a first tray, and a second tray are molded. The second shell is shaped with a recess and an edge. The edge of the second shell has an outwardly directed curvature which is formed during molding, for example by deep drawing. The recess in the second shell can also be produced by deep drawing. The first shell can also have a corresponding depression, the depression of the first shell being larger than the depression of the second shell in order to ensure that the part of the second shell which forms the depression is introduced or inserted into the depression of the first shell can be. The recess of the second shell can be produced by deep drawing.
Die zweite Schale wird mit der Vertiefung (der zweiten Schale) in die erste Schale (bzw. in deren Vertiefung) platziert. Der Rand der ersten Schale wird hierbei an die Wölbung der zweiten Schale angelegt. Hierbei stößt der Rand der ersten Schale an die Wölbung der zweiten Schale an.The second bowl is placed with the depression (the second bowl) in the first bowl (or in its depression). The edge of the first shell is placed against the curvature of the second shell. Here, the edge of the first shell abuts the curvature of the second shell.
Der Rand der ersten Schale wird mit der Wölbung des Rands der zweiten Schale verbunden, insbesondere durch Kleben, Schweißen, Löten oder auch durch eine Schnappverbindung.The edge of the first shell is connected to the curvature of the edge of the second shell, in particular by gluing, welding, soldering or also by a snap connection.
Es wird eine Crimpverbindung hergestellt, die vom Deckel ausgebildet wird. Die Crimpverbindung wird durch Crimpen, d. h. Biegen des Deckels (am Randabschnitt des Deckels) hergestellt. Die Crimpverbindung wird an einer Stirnseite des Randes der zweiten Schale hergestellt. Dadurch wird der Deckel mit dem Rand der zweiten Schale verbunden. Insbesondere wird der Randabschnitt des Deckels mit dem Rand der zweiten Schale verbunden. Es ergibt sich die im Rahmen des Leistungsgehäuses erwähnte Crimpverbindung. Durch Crimpen wird der Randabschnitt des Deckels um den Rand der zweiten Schale herum gebogen, jedenfalls auch um den Rand der ersten Schale.A crimp connection is made, which is formed by the cover. The crimp connection is made by crimping, i.e. H. Bending of the lid (at the edge portion of the lid) made. The crimp connection is made on an end face of the edge of the second shell. This connects the lid to the edge of the second bowl. In particular, the edge section of the lid is connected to the edge of the second shell. The result is the crimp connection mentioned in the context of the power housing. By crimping, the edge section of the lid is bent around the edge of the second shell, in any case also around the edge of the first shell.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Wölbung des Randes der zweiten Schale als eine rinnenförmige Wölbung ausgebildet, insbesondere durch Biegen oder mittels eines Tiefziehprozesses. Die rinnenförmige Wölbung wird bereits im Rahmen des hier beschriebenen Leistungselektronikgehäuses näher definiert. Eine Stirnseite des Rands der ersten Schale wird an eine Innenseite der rinnenförmigen Wölbung angelegt, insbesondere an einen Bodenabschnitt innerhalb der rinnenförmigen Wölbung. Dort wird die Stirnseite des Rands der ersten Schale mit der zweiten Schale (d. h. mit der Innenseite der rinnenförmigen Wölbung am Rand der zweiten Schale) verbunden. Das Verbinden kann ausgeführt werden durch Schweißen, Kleben, Löten oder mittels einer Schnappverbindung. Bei dieser Ausführungsform wird die Stirnseite des Rands der ersten Schale an die Außenseite (innerhalb der Wölbung) der zweiten Schale angelegt und dort befestigt. NebenAccording to one embodiment of the method, the curvature of the edge of the second shell is formed as a channel-shaped curvature, in particular by bending or by means of a deep-drawing process. The channel-shaped curvature is already defined in more detail in the context of the power electronics housing described here. An end face of the edge of the first shell is placed against an inside of the channel-shaped arch, in particular against a base section within the channel-shaped arch. There, the end face of the edge of the first shell is connected to the second shell (that is to say to the inside of the channel-shaped arch on the edge of the second shell). The connection can be carried out by welding, gluing, soldering or by means of a snap connection. In this embodiment, the face of the edge of the first shell is on the outside (within the curvature) applied to the second shell and fastened there. Next
In einer weiteren Ausführungsform werden die Ränder der ersten und der zweiten Schale aneinandergelegt (in flächiger Weise) und auf diese Weise miteinander verbunden. Die Wölbung des Randes der zweiten Schale ist hierbei als kragenförmige Wölbung ausgebildet. Auch der Rand der ersten Schale kann als kragenförmige Wölbung ausgebildet sein. Ein Rand der ersten Schale und/oder der zweiten Schale wird kragenförmig nach außen geformt, insbesondere durch Tiefziehen. Der Rand der ersten Schale wird entlang dieser Wölbung angelegt und dort mit dieser verbunden. Hierbei ist auch der Rand der ersten Schale kragenförmig nach außen geformt, insbesondere durch Tiefziehen. Das Verbinden wird durchgeführt durch eine Schweißverbindung, Lötverbindung, Klebverbindung oder durch eine Schnappverbindung.In a further embodiment, the edges of the first and the second shell are placed against one another (in a flat manner) and connected to one another in this way. The curvature of the edge of the second shell is designed as a collar-shaped curvature. The edge of the first shell can also be designed as a collar-shaped bulge. An edge of the first shell and / or the second shell is formed outwardly in the shape of a collar, in particular by deep drawing. The edge of the first shell is laid out along this curve and connected to it there. In this case, the edge of the first shell is also shaped outwardly in a collar shape, in particular by deep drawing. The connection is carried out by a welded connection, soldered connection, adhesive connection or by a snap connection.
Weiterhin ist es möglich, dass der Rand der zweiten Schale eine kragenförmige Wölbung hat, auf die der Rand der ersten Schale, insbesondere dessen Stirnseite, angelegt wird. Die Stirnseite des Rands der ersten Schale wird mit der Wölbung der zweiten Schale verbunden, insbesondere mit der Außenseite der zweiten Schale am Rand der zweiten Schale. Es ergibt sich eine linienförmige Verbindung entsprechend der Streckung der Stirnseite des Randes der ersten Schale. Mit anderen Worten kann das Leistungselektronikgehäuse auch eine kragenförmige Wölbung der zweiten Schale aufweisen, während die Stirnseite des Rands der ersten Schale auf diese Wölbung stößt und dort mittels einer Verbindung verbunden ist. Die Verbindung befindet sich dann zwischen der Stirnseite des Rands der ersten Schale und der kragenförmigen Wölbung der zweiten Schale, d. h. der Außenseite der zweiten Schale am Rand der zweiten Schale.It is also possible for the edge of the second shell to have a collar-shaped curvature on which the edge of the first shell, in particular its end face, is placed. The end face of the edge of the first shell is connected to the curvature of the second shell, in particular to the outside of the second shell at the edge of the second shell. The result is a linear connection corresponding to the extension of the end face of the edge of the first shell. In other words, the power electronics housing can also have a collar-shaped curvature of the second shell, while the end face of the edge of the first shell abuts this curvature and is connected there by means of a connection. The connection is then between the end face of the edge of the first shell and the collar-shaped curvature of the second shell, i. H. the outside of the second shell on the edge of the second shell.
Ferner kann das Verfahren ein Abdichten des Deckels gegenüber der zweiten Schale aufweisen. Hierbei wird der Deckel gegenüber der zweiten Schale abgedichtet durch Anbringen einer linienförmigen Dichtung. Diese Dichtung entspricht der im Rahmen des Leistungselektronikgehäuses genannten linienförmigen Dichtung. Die linienförmige Dichtung wird entlang des Reibabschnitts des Deckels angebracht. Alternativ oder in Kombination hierzu kann die linienförmige Dichtung entlang der Außenseite der zweiten Schale (am Rand der zweiten Schale) angebracht werden. Die linienförmige Dichtung kann in einer linienförmigen Vertiefung in der Außenseite der zweiten Schale, in einer linienförmigen Vertiefung in dem Randabschnitt des (zweiten) Deckels vorgesehen sein, oder in beiden Komponenten. Im letztgenannten Fall sind die Vertiefungen gegenüberliegend ausgebildet. Die Vertiefung kann vorgesehen werden durch Tiefziehen, durch Fräsen, durch Stempeln oder ähnliches.Furthermore, the method can include sealing the lid with respect to the second shell. Here, the cover is sealed off from the second shell by attaching a linear seal. This seal corresponds to the linear seal mentioned in the context of the power electronics housing. The linear seal is attached along the friction portion of the lid. Alternatively or in combination with this, the linear seal can be attached along the outside of the second shell (on the edge of the second shell). The linear seal can be provided in a linear recess in the outside of the second shell, in a linear recess in the edge section of the (second) lid, or in both components. In the latter case, the depressions are formed opposite one another. The recess can be provided by deep drawing, milling, stamping or the like.
Ein Randabschnitt des Deckels, der zur Crimpverbindung führt, ist vorzugsweise mit einer Außenseite des Randes der zweiten Schale verklebt, insbesondere mittels einer Klebeschicht. Die Klebeschicht befindet sich zwischen dem Randabschnitt des Deckels und der Außenseite des Randes der zweiten Schale. Die Klebeschicht kann bis zu dem Ende der Crimpverbindung geführt sein oder kann zumindest bis zur Stirnseite des Randes der zweiten Schale führen, ausgehend von der Vertiefung. Der Randabschnitt des Deckels kann mit der Außenseite des Rands der zweiten Schale mittels einer Klebeschicht verklebt sein, oder kann mittels einer Dichtungsschicht mittels dieser verbunden sein. Die Klebeschicht bzw. Dichtungsschicht kann sich bis zu der linienförmigen Dichtung erstrecken. Insbesondere kann die linienförmige Dichtung und die Dichtungsschicht einteilig vorgesehen sein und kann somit mittels desselben Dichtungsschritts hergestellt werden. Die Dichtung und die Dichtungsschicht kann durch Aufbringen eines Dichtmaterials auf einen Randabschnitt des Deckels oder auf einen Rand der zweiten Schale (bzw. einer von dem ersten Deckel weg weisende Fläche hiervon) erzeugt werden. Danach wird der Deckel an der Schalenstruktur oder an der zweiten Schale befestigt.An edge section of the cover which leads to the crimp connection is preferably glued to an outside of the edge of the second shell, in particular by means of an adhesive layer. The adhesive layer is located between the edge portion of the lid and the outside of the edge of the second shell. The adhesive layer can extend to the end of the crimp connection or can at least extend to the end face of the edge of the second shell, starting from the depression. The edge section of the lid can be glued to the outside of the edge of the second shell by means of an adhesive layer, or can be connected by means of a sealing layer by means of this. The adhesive layer or sealing layer can extend up to the linear seal. In particular, the linear seal and the sealing layer can be provided in one piece and can thus be produced by means of the same sealing step. The seal and the sealing layer can be produced by applying a sealing material to an edge section of the cover or to an edge of the second shell (or a surface thereof facing away from the first cover). The lid is then attached to the shell structure or to the second shell.
Die erste und die zweite Schale sind durch Kleben, Schweißen, Einschnappen einer Schnappverbindung oder durch Löten der Ränder der beiden Schalen miteinander verbunden. Insbesondere können die Ränder der beiden Schalen miteinander verschweißt werden, beispielsweise durch Reibschweißen oder durch Elektrodenstrahlschweißen oder durch Elektrodenschweißen oder ähnliches.The first and the second shell are connected to one another by gluing, welding, snapping in a snap connection or by soldering the edges of the two shells. In particular, the edges of the two shells can be welded to one another, for example by friction welding or by electron beam welding or by electrode welding or the like.
Die
In der
Die Vertiefung
Ein Deckel
Darüber hinaus erstreckt sich die Crimpverbindung
Es ergibt sich somit durch die Verbindung zwischen dem Rand
Durch die abdichtende Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Schale
In der
Die
Der Rand
Es ergibt sich wie erwähnt eine flächige Verbindung, während die Stirnseite
In der
Die von der
Auch die Dichtungsschicht
Nicht dargestellt ist eine Ausführungsform, bei der der Rand der ersten Schale
Die erste Schale
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