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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugelektronikbaugruppe mit einem ersten Elektronikbaugruppenabschnitt und einem zweiten Elektronikbaugruppenabschnitt und einer integrierten Kühleinrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Aufgrund der zunehmenden Miniaturisierung und Leistungsfähigkeit elektronischer Elemente wird gleichzeitig auch mehr ungewollte Wärme erzeugt, wodurch ein effizientes Wärmemanagement zu einem entscheidenden Faktor wird. Es stehen verschiedene Möglichkeiten für ein Kühlsystem zur Verfügung, welche sich hinsichtlich der Leistung, Kosten und dem Einsatzbereich unterscheiden.
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Die Wärmeentwicklung bei Elektronikbauelementen ist physikalisch bedingt und kann nicht vermieden werden, wobei die Wärme, denen die Bauelemente ausgesetzt sind, deren Funktion wesentlich beeinflusst.
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Auf Leiterplatten angeordnete Elektronikbauelemente werden zur Kühlung üblicherweise durch ein Kühlerelement direkt thermisch kontaktiert, um die im Betrieb entstehende Wärme in die weg von der Leiterplatte zeigende Richtung abzuführen. Bei beidseitig mit Elektronikbauelementen versehenen Leiterplatten kann eine effektive Wärmeabfuhr gemäß dem Stand der Technik lediglich durch eine separate thermische Kontaktierung der oberseitig und unterseitig angeordneten Elektronikbauelemente, d. h. eine beidseitige Anordnung von Kühlerelementen an der Leiterplatte, gewährleistet werden. Dabei ist nachteilig, dass beide Leiterplattenseiten bzw. die daran angeordneten Elektronikbaugruppen mit einem entsprechenden Kühlerelement versehen werden müssen, was zu einem erhöhten Bauraum- und Materialbedarf führt. Weiterhin wird durch eine beidseitige Anordnung von Kühlerelementen an einer Leiterplatte eine gemeinsame Anordnung mehrerer Leiterplatten mit einer effektiven, platzsparenden und zugleich an die Anforderungen anpassbare Kühleinrichtung deutlich erschwert.
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Vor allem bei der Fahrzeugherstellung ergibt sich das Problem, dass aufgrund der Fülle der verschiedenen Elemente, welche im oder am Fahrzeug angeordnet werden müssen, kaum mehr zur Verfügung stehender Bauraum vorhanden ist. Dies ist vor allem im Hinblick auf autonomes Fahren relevant, da hier in besonderem Maße redundante Systeme, sowohl hinsichtlich der Elektronikbauelemente sowie der entsprechenden Kühlung, gefordert sind, um etwaige Sicherheitsrisiken durch ausfallende System zu reduzieren.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welcher die Nachteile des Standes der Technik behoben werden können.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst von einer Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung umfassend:
- eine erste Fahrzeugelektronikbaugruppe für eine ober- und/oder unterseitig mindestens ein erstes Elektronikbauelement tragende erste Leiterplatte, welche sich im Wesentlichen in einer ersten Ebene erstreckt, wobei die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe ein sich zumindest teilweise in einer zu der ersten Ebene parallel darüber angeordneten zweiten Ebene erstreckendes plattenartiges erstes Kühlerelement aufweist, wobei die Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung eine zu der ersten Fahrzeugelektronikbaugruppe identisch ausgebildete zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe umfasst, wobei die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe im Wesentlichen um 180° um eine Längenachse der Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung relativ zu der ersten Fahrzeugelektronikbaugruppe gedreht unterhalb der ersten Ebene in einer ersten Position oder oberhalb der zweiten Ebene in einer zweiten Position angeordnet ist.
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Die Fahrzeugelektronikbaugruppe erstreckt sich entlang einer Höhenachse Z, einer Breitenachse Y und einer Längenachse X, wobei den jeweiligen Achsen jeweils zwei Richtungen zuzuordnen sind. So umfasst die Höhenachse Z die Richtungen Z1 (nach oben) und Z2 (nach unten). Die Breitenachse Y umfasst die Richtungen Y1 (nach rechts) und Y2 (nach links). Die Längenachse X umfasst die Richtungen X1 (nach vorne) und X2 (nach hinten).
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Die Ebenen eins bis acht erstrecken sich jeweils bevorzugt entlang der Längenachse und der Breitenachse im Wesentlichen parallel zueinander, wobei die Ebenen entlang der Höhenachse über- bzw. untereinander angeordnet sind.
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Der verwendete Ausdruck „im Wesentlichen“ soll dahingehend auszulegen sein, dass auch geringfügige Toleranzabweichungen mit beansprucht werden. So kann die Abweichung einen Winkel von bevorzugt kleiner 10° weiter bevorzugt kleiner 7,5°, noch weiter bevorzugt kleiner 5° betragen. Dies gilt auch für die im Folgenden verwendeten Ausdrücke „im Wesentlichen“.
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Unter einer Fahrzeugelektronikbaugruppe ist erfindungsgemäß eine Elektronikbaugruppe zu verstehen, welche in und/oder an einem Fahrzeug angeordnet ist, wobei die Elektronikbaugruppe zum Betrieb des Fahrzeugs und/oder von Fahrzeugkomponenten erforderlich ist. Unter einem Fahrzeug im Sinne der Erfindung ist jegliches Fahrzeug zu verstehen, welches eine Elektronikbaugruppe aufweist und/oder benötigt, wobei es sich um Land-, Wasser- und/oder Luftfahrzeuge handeln kann. Bei einer Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung soll es sich hierbei um eine gemeinsame Anordnung von mindestens zwei Fahrzeugelektronikbaugruppen handeln, wobei unter einer gemeinsamen Anordnung insbesondere eine räumlich nahe Anordnung und insbesondere bevorzugt eine verbundene Anordnung von mindestens zwei Fahrzeugelektronikbaugruppen verstanden werden soll. Dabei können einzelne Fahrzeugelektronikbaugruppen bevorzugt auch einzeln verwendet werden und bei Bedarf miteinander verbunden, insbesondere mechanisch, werden, wodurch beispielsweise eine besonders platzsparende Anordnung möglich ist oder eine gemeinsame Kühleinrichtung verwendet werden kann.
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Besonders bevorzugt sollen die Ausführungen zu der ersten Fahrzeugelektronikbaugruppe bzw. zu deren Elementen und/oder Merkmalen mutatis mutandis für die identisch ausgebildete zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe gelten. Besonders bevorzugt sind die erste und die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe deckungsgleich ausgebildet.
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Bevorzugt weist die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe für eine ober- und/oder unterseitig mindestens ein drittes Elektronikbauelement tragende zweite Leiterplatte auf, welche sich im Wesentlichen in einer fünften Ebene erstreckt, wobei die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe ein sich zumindest teilweise in einer zu der fünften Ebene parallel darunter angeordneten sechsten Ebene erstreckendes plattenartiges drittes Kühlerelement aufweist.
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Bevorzugt sind die erste und die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe aneinander angrenzend angeordnet und besonders bevorzugt mechanisch miteinander verbunden. Besonders bevorzugt ist die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe in der ersten Position entlang der Höhenachse über der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe angeordnet. Weiter bevorzugt ist die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe in der zweiten Position entlang der Höhenachse unter der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe angeordnet.
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Unter einem Elektronikbauelement wird jegliches elektronische bzw. elektrische Bauelement verstanden, welches für Schaltkreise in der Elektronik verwendet werden, wie Transistoren, Dioden, Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten oder dergleichen. Weiterhin kann unter einem Elektronikbauelement ein integrierter Schaltkreis (kurz Chip) jeglicher Art zu verstehen sein. Grundsätzlich ist jedes elektronische bzw. elektrische Bauelement unter einem Elektronikbauelement zu verstehen, welches mit Blick auf den Stand der Technik auf einer Leiterplatte angeordnet wird. Diese Aufzählung soll nicht abschließend sein.
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Unter einem plattenartigen Element wird hiernach ein Element verstanden, welches sich im Wesentlichen in einer Ebene erstreckt. So kann sich eine Ebene beispielsweise entlang der Höhenachse und der Breitenachse, der Höhenachse und der Längenachse oder der Längenachse und der Breitenachse erstrecken.
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Durch die erfindungsgemäße im Wesentlichen um 180° gedrehte Anordnung der ersten und der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe, wobei die Position der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe in der ersten Position oder in der zweiten Position möglich ist, kann die Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung sehr einfach an ein notwendiges bzw. gewünschtes Kühlkonzept angepasst werden, ohne umfangreiche Veränderungen an den Komponenten vornehmen zu müssen. Demnach kann lediglich die Anordnung der ersten und der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppen relativ zueinander verändert werden, um ein anderes Kühlkonzept zu verwirklichen. Weiterhin können die auf diese Weise räumlich benachbarten Leiterplatten bzw. Elektronikbauelemente unabhängig oder gemeinsam gekühlt werden. Ferner kann der Platzbedarf, da durch die nur einseitig vorhandenen Kühlerelemente eine Seite der Leiterplatte unbeansprucht bleibt, verringert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in der ersten Position eine die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe oberseitig kontaktierende erste Kühleinrichtung und eine die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe unterseitig kontaktierende zweite Kühleinrichtung ausgebildet. Auf diese Weise kann die Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung bzw. die erste und die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe bzw. die erste und die zweite Leiterplatte bzw. das mindestens eine erste Elektronikbauelement und das mindestens eine dritte Elektronikbauelement von zwei Kühleinrichtungen gekühlt/entwärmt werden, indem die Wärme von einer Oberseite des ersten Kühlerelements mittels der ersten Kühleinrichtung und die Wärme von einer Unterseite des dritten Kühlerelements mittels der zweiten Kühleinrichtung abgeführt wird. Bevorzugt sind die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte in der ersten Position bezogen auf ihre dem Kühlerelement abgewandten Seiten gegenüberliegend angeordnet. Besonders bevorzugt sind eine Unterseite die erste Leiterplatte und eine Oberseite der zweiten Leiterplatte einander zugewandt angeordnet. Eine solche Anordnung wird durch die einseitige Kühlung der Leiterplatten ermöglicht und gewährleistet eine besonders platzsparende Anordnung. Bevorzugt wird durch die erste Kühleinrichtung das erste Kühlerelement oberseitig und durch die zweite Kühleinrichtung das dritte Kühlerelement unterseitig gekühlt/entwärmt bzw. jeweils mit einem Kühlmedium kontaktiert.
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Bevorzugt sind die erste Kühleinrichtung und die zweite Kühleinrichtung unabhängig voneinander ausgebildet, d. h. dass ein Ausfall der einen Kühleinrichtung die andere Kühleinrichtung nicht beeinträchtigt. Diese Anordnung ist besonders für redundante Systeme relevant, z. B. bei autonomen Fahrzeugen, da hier besonders hohe Anforderungen an die Funktionsfähigkeit der Elektronikbaugruppen bzw. -elemente gestellt werden, auch wenn eine Kühleinrichtung ausfallen sollte.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in der zweiten Position eine die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe unterseitig und die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe oberseitig kontaktierende dritte Kühleinrichtung ausgebildet. Diese bevorzugte Anordnung einer dritten Kühleinrichtung zwischen der ersten und der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe ermöglicht die Kühlung der beiden Fahrzeugelektronikbaugruppen mit einer gemeinsamen Kühleinrichtung in der zweiten Position. Dies ermöglicht eine Einsparung des benötigten Bauraums und lediglich die Komponenten einer Kühleinrichtung. Bevorzugt werden durch die dritte Kühleinrichtung das erste Kühlerelement oberseitig und das dritte Kühlerelement unterseitig gekühlt/entwärmt bzw. mit einem Kühlmedium kontaktiert.
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Bevorzugt handelt es sich bei der ersten, zweiten und dritten Kühleinrichtung um eine Gas- oder Flüssigkeitskühlung, welche entweder ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmedium verwendet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe ein sich zumindest teilweise in einer zu der zweiten Ebene parallel darüber angeordneten dritten Ebene erstreckendes plattenartiges zweites Kühlerelement auf, wenn sich die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe in der ersten Position befindet. Bevorzugt sind das erste und das zweite Kühlerelement mechanisch miteinander verbunden, wobei eine Verbindung beispielsweise mittels einer Schraubverbindung, einer Nietenverbindung, einer Bolzenverbindung, einer Steckverbindung, einer Schweißverbindung, einer Klebeverbindung oder dergleichen herstellbar ist. Das zweite Kühlerelement ermöglicht die Abdeckung der Oberseite des ersten Kühlerelements, wodurch ein Kühlmedium vereinfacht mit dem ersten Kühlerelement kontaktierbar ist.
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Bevorzugt weist die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe ein sich zumindest teilweise in einer zu der sechsten Ebene parallel darunter angeordneten siebten Ebene erstreckendes plattenartiges viertes Kühlerelement auf, wenn sich die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe in der ersten Position befindet. Bevorzugt sind das dritte und das vierte Kühlerelement mechanisch miteinander verbunden, wobei eine Verbindung beispielsweise mittels einer Schraubverbindung, einer Nietenverbindung, einer Bolzenverbindung, einer Steckverbindung, einer Schweißverbindung, einer Klebeverbindung oder dergleichen herstellbar ist. Das vierte Kühlerelement ermöglicht die Abdeckung der Unterseite des dritten Kühlerelements, wodurch ein Kühlmedium vereinfacht mit dem dritten Kühlerelement kontaktierbar ist.
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Bevorzugt erfolgt eine Anordnung des zweiten und vierten Kühlerelements, wenn die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe in der ersten Position angeordnet ist. Weiterhin ist es denkbar, dass das zweite und/oder vierte Kühlerelement an einer dem ersten bzw. zweiten Kühlerelement abgewandten Seite Öffnungen aufweisen, wenn es sich um eine Luftkühlung handelt, um zusätzlich Luftzuströme zur Verfügung zu stellen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe ein sich im Wesentlichen in einer zu der ersten Ebene parallel darunter angeordneten vierten Ebene erstreckendes plattenartiges erstes Abdeckelement auf, welches mechanisch mit dem ersten Kühlerelement verbunden ist, wenn sich die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe in der zweiten Position befindet. Das erste Kühlerelement und das erste Abdeckelement sind dazu eingerichtet und dafür vorgesehen, das mindestens eine erste Elektronikbauelement und die erste Leiterplatte einzuhausen und nach Außen abzuschließen. Das Abdeckelement wird bevorzugt mittels einer Schraub-, Bolzen-, Nieten-, Schweiß-, Löt-, Steck-, Klebeverbindung oder dergleichen mit dem ersten Kühlerelement verbunden. Durch die Anordnung wird das mindestens eine erste Elektronikbauelement und die erste Leiterplatte vor Beschädigung geschützt. Bevorzugt ist das erste Abdeckelement mechanisch mit einer umfänglichen Seitenwandung des ersten Kühlerelements verbunden.
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Bevorzugt weist die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe ein sich im Wesentlichen in einer zu der fünften Ebene parallel darüber angeordneten achten Ebene erstreckendes plattenartiges zweites Abdeckelement auf, welches mechanisch mit dem dritten Kühlerelement verbunden ist, wenn sich die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe in der zweiten Position befindet. Das dritte Kühlerelement und das zweite Abdeckelement sind dazu eingerichtet und dafür vorgesehen, das mindestens eine dritte Elektronikbauelement und die zweite Leiterplatte einzuhausen. Das zweite Abdeckelement wird bevorzugt mittels einer Schraub-, Bolzen-, Nieten-, Schweiß-, Löt-, Steck-, Klebeverbindung oder dergleichen mit dem dritten Kühlerelement verbunden. Durch die Anordnung wird das mindestens eine dritte Elektronikbauelement und die zweite Leiterplatte vor Beschädigung geschützt. Bevorzugt ist das zweite Abdeckelement mechanisch mit einer umfänglichen Seitenwandung des dritten Kühlerelements verbunden.
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Bevorzugt erfolgt die Anordnung des ersten und zweiten Abdeckelements, wenn die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe in der zweiten Position angeordnet ist.
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Es ist ebenso denkbar, dass die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe ein sich im Wesentlichen parallel unter der ersten Ebene zwischen der ersten Fahrzeugelektronikbaugruppe und der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe erstreckendes plattenartiges drittes Abdeckelement aufweist, welches bevorzugt mechanisch mit dem ersten Kühlerelement verbunden ist, und dass die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe ein sich im Wesentlichen parallel über der fünften Ebene zwischen der ersten Fahrzeugelektronikbaugruppe und der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe erstreckendes plattenartiges viertes Abdeckelement aufweist, welches bevorzugt mechanisch mit dem dritten Kühlerelement verbunden ist, wenn sich die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe in der zweiten Position befindet. Bevorzugt können das dritte und das vierte Abdeckelement einander kontaktierend oder in der Höhenachse zueinander beabstandet angeordnet sein. Auf diese Weise kann jede der beiden Fahrzeugelektronikbaugruppen separat nach Außen durch das dritte bzw. vierte Abdeckelement abgeschlossen werden. Ferner ist es möglich, dass nur ein sich im Wesentlichen parallel unter der ersten Ebene und über der fünften Ebene zwischen der ersten Fahrzeugelektronikbaugruppe und der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe erstreckendes plattenartiges fünftes Abdeckelement vorgesehen, welches dazu vorgesehen und eingerichtet ist beide Fahrzeugelektronikbaugruppen nach Außen abgeschlossen auszubilden. Bevorzugt sind die erste und die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe an dem fünften Abdeckelement angrenzend und kontaktierend angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist eine der ersten Leiterplatte zugewandte Unterseite des ersten Kühlerelements mindestens einen das oberseitig angeordnete mindestens eine erste Elektronikbauelement thermisch kontaktierenden ersten Bereich und/oder mindestens einen die erste Leiterplatte oberseitig thermisch kontaktierenden zweiten Bereich auf, wobei der mindestens eine erste Bereich in einer Höhenachse gegenüber des mindestens einen zweiten Bereichs nach oben versetzt angeordnet ist. Durch die bevorzugte Ausbildung von ersten und zweiten Bereichen, welche entlang der Höhenachse versetzt zueinander angeordnet sind, an der Unterseite des ersten Kühlerelements kann die Leiterplatte selbst sowie die darauf oberseitig angeordneten Elektronikbauelemente direkt thermisch kontaktiert werden, wodurch eine effektive Wärmeabfuhr gewährleistet wird. Im Gegensatz zu den bekannten Kühlerelementen werden nicht nur Elektronikbauelemente thermisch kontaktiert, sondern auch die Leiterplatte.
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Bevorzugt weist eine der zweiten Leiterplatte zugewandte Oberseite des dritten Kühlerelements mindestens einen das unterseitig angeordnete mindestens eine dritte Elektronikbauelement thermisch kontaktierenden dritten Bereich und/oder mindestens einen die zweite Leiterplatte unterseitig thermisch kontaktierenden vierten Bereich auf, wobei der mindestens eine dritte Bereich in einer Höhenachse gegenüber des mindestens einen vierten Bereichs nach unten versetzt angeordnet ist.
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Bevorzugt erstrecken sich der mindestens eine erste/dritte Bereich und der mindestens eine zweite/vierte Bereich im Wesentlichen entlang der Längenachse und der Breitenachse, wobei die Erstreckung bevorzugt jeweils einer Erstreckung der oberseitigen/unterseitigen direkt kontaktierten oder der unterseitig/oberseitig indirekt kontaktierten Elektronikbauelemente entspricht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein zweites Elektronikbauelement gegenüberliegend zu dem mindestens einen zweiten Bereich unterseitig an der ersten Leiterplatte angeordnet. Durch diese bevorzugte Anordnung kann ein unterseitig an der ersten Leiterplatte angeordnetes Elektronikbauelement durch den die Leiterplatte oberseitig thermisch kontaktierenden zweiten Bereich des ersten Kühlerelements entwärmt/gekühlt werden, ohne dass ein zusätzlich unterseitig an der ersten Leiterplatte angeordnetes Kühlerelement nötig wäre. Die entstandene Wärme der unterseitig an der ersten Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente wird durch die Leiterplatte hindurch dem zweiten Bereich zugeführt und somit von dem zweiten Elektronikbauelement ohne eine direkte Kontaktierung wegtransportiert.
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Bevorzugt ist mindestens ein viertes Elektronikbauelement gegenüberliegend zu dem mindestens einen vierten Bereich oberseitig an der zweiten Leiterplatte angeordnet. Durch diese bevorzugte Anordnung kann ein oberseitig an der Leiterplatte angeordnetes Elektronikbauelement durch den die Leiterplatte unterseitig thermisch kontaktierenden vierten Bereich des dritten Kühlerelements entwärmt/gekühlt werden, ohne dass ein zusätzlich oberseitig an der zweiten Leiterplatte angeordnetes Kühlerelement nötig wäre. Die entstandene Wärme der oberseitig an der zweiten Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente wird durch die Leiterplatte hindurch dem vierten Bereich zugeführt und somit von dem vierten Elektronikbauelement ohne eine direkte Kontaktierung wegtransportiert.
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Es ist besonders bevorzugt, wenn gegenüberliegend des mindestens einen zweiten Elektronikbauelements oberseitig auf der ersten Leiterplatte und/oder gegenüberliegend des mindestens einen vierten Elektronikbauelements unterseitig auf der zweiten Leiterplatte kein Elektronikbauelement angeordnet ist, um eine vorteilhafte Kontaktierung des mindestens einen zweiten Bereichs bzw. des mindestens einen vierten Bereichs mit der ersten bzw. zweiten Leiterplatte zu gewährleisten. Es ist weiterhin denkbar, dass die erste und/oder zweite Leiterplatte zwischen dem mindestens einen zweiten Bereich bzw. dem mindestens einen vierten Bereich und dem mindestens einen zweiten Elektronikbauelement bzw. dem mindestens einen vierten Elektronikbauelement eine hohe Wärmeleitfähigkeit bzw. einen geringen thermischen Widerstand aufweist, um eine vorteilhafte Wärmeleitung von dem Elektronikbauelement zu dem gegenüberliegend angeordneten zweiten Bereich bzw. vierten Bereich des ersten Kühlerelements bzw. dritten Kühlerelements durch die erste bzw. zweite Leiterplatte zu ermöglichen. Die bevorzugte hohe Wärmeleitfähigkeit der Leiterplatte kann beispielsweise durch mechanisch gebohrte Durchkontaktierungen (sog. „Thermovias“), welche bevorzugt eine erhöhte Kupferschichtdicke in der Hülse aufweisen und entlang der Höhenachse Z verlaufen, innerhalb der Leiterplatte erreicht werden.
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Bevorzugt sind das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Elektronikbauelement dazu eingerichtet und dafür vorgesehen, eine Wärmeabgabe mit einer in der Höhenachse nach oben verlaufenden Vorzugsrichtung aufzuweisen.
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Bevorzugt sind das mindestens eine dritte und das mindestens eine vierte Elektronikbauelement dazu eingerichtet und dafür vorgesehen, eine Wärmeabgabe mit einer in der Höhenachse nach unten verlaufenden Vorzugsrichtung aufzuweisen.
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Bevorzugt weist jede der Elektronikbauelemente eine Vorzugsfläche/bevorzugte Fläche zur Anbringung an ein Kühlerelement auf, wobei die Vorzugsfläche lötseitig zur Leiterplatte hinzeigend oder von der Leiterplatte wegzeigend angeordnet sein kann. Unter einer Vorzugsfläche wird hier die Fläche der Elektronikbauelemente verstanden, über welche die entstandene Wärme beim Betrieb bevorzugt abgegeben wird (Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe) bzw. die sich bevorzugt am stärksten erwärmt bzw. die den geringsten thermischen Widerstand im Vergleich zu den übrigen Flächen des Elektronikbauelements aufweist. Somit ist ersichtlich, dass die oberseitig an der ersten Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente, mittels einer der Vorzugsfläche gegenüberliegenden Fläche an der Leiterplatte befestigt werden, da auf diese Weise die Wärme entlang der Höhenachse nach oben, weg von der Leiterplatte in Richtung des ersten Kühlerelements abgegeben wird. Weiterhin ist erkennbar, dass die unterseitig an der ersten Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente mittels der Vorzugsfläche an der Leiterplatte befestigt werden, wodurch die Wärmeabgabe bevorzugt entlang der Höhenachse nach oben in Richtung der ersten Leiterplatte erfolgt und sich die Leiterplatte erwärmt. Folglich weisen die oberseitig und die unterseitig an der ersten Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente eine Vorzugsrichtung für die Wärmeabgabe entlang der Höhenachse nach oben auf. Diese Anordnung ermöglich vorteilhaft eine einseitige Entwärmung/Kühlung der ersten Leiterplatte bzw. der daran angeordneten Elektronikbauelemente, da das erste Kühlerelement entsprechend an der Oberseite der ersten Leiterplatte und der oberseitig angeordneten Elektronikbauelemente thermisch kontaktierend angeordnet ist und so mittels der ersten Bereiche die oberseitig angeordneten Elektronikbauelemente an der Vorzugsfläche thermisch kontaktiert und (direkt) entwärmt werden, sowie mittels der zweiten Bereiche die erste Leiterplatte thermisch kontaktiert wird, wobei die unterseitig an der ersten Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente, den zweiten Bereichen gegenüberliegen und so (indirekt) über die erste Leiterplatte gekühlt werden können. Folglich ist es bevorzugt, dass alle oberseitig (bezogen auf die Höhenachse Z) an der ersten Leiterplatte angebrachten Elektronikbauelemente eine Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe nach oben Z1 in Richtung des ersten Kühlerelements aufweisen bzw. derart oberseitig an der ersten Leiterplatte angeordnet sind, dass deren Vorzugsfläche nach oben Z1 ausgerichtet ist bzw. die oberseitig angeordneten Elektronikbauelemente über eine der Vorzugsfläche gegenüberliegenden Fläche thermisch kontaktierend mit der ersten Leiterplatte verbunden sind, wobei die Verbindung zwischen einem oberseitigen Elektronikbauelement und der Leiterplatte bevorzugt durch ein Lot (Metall), besonders bevorzugt durch Lotkugeln erfolgt. Ferner ist es bevorzugt, dass die unterseitig (bezogen auf die Höhenachse Z) an der ersten Leiterplatte angebrachten Elektronikbauelemente eine Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe nach oben Z1 in Richtung der ersten Leiterplatte aufweisen bzw. derart unterseitig an der ersten Leiterplatte angeordnet sind, dass deren Vorzugsfläche nach oben Z1 ausgerichtet ist bzw. die unterseitig angeordneten Elektronikbauelemente über die Vorzugsfläche thermisch kontaktierend mit der ersten Leiterplatte verbunden sind, wobei bevorzugt eine Kupferplatte/-lage zwischen der Vorzugsfläche des Elektronikbauelements und der ersten Leiterplatte, insbesondere bevorzugt innerhalb des Elektronikbauelements, angeordnet ist.
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Ferner ist ersichtlich, dass die unterseitig an der zweiten Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente, mittels einer der Vorzugsfläche gegenüberliegenden Fläche an der Leiterplatte befestigt werden, da auf diese Weise die Wärme entlang der Höhenachse nach unten, weg von der Leiterplatte in Richtung des dritten Kühlerelements abgegeben wird. Weiterhin ist erkennbar, dass die oberseitig an der zweiten Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente mittels der Vorzugsfläche an der Leiterplatte befestigt werden, wodurch die Wärmeabgabe bevorzugt entlang der Höhenachse nach unten in Richtung der zweiten Leiterplatte erfolgt und sich die Leiterplatte erwärmt. Folglich weisen die oberseitig und die unterseitig an der ersten Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente eine Vorzugsrichtung für die Wärmeabgabe entlang der Höhenachse nach unten auf. Diese Anordnung ermöglich vorteilhaft eine einseitige Entwärmung/Kühlung der zweiten Leiterplatte bzw. der daran angeordneten Elektronikbauelemente, da das dritte Kühlerelement entsprechend an der Unterseite der zweiten Leiterplatte und der unterseitig angeordneten Elektronikbauelemente thermisch kontaktierend angeordnet ist und so mittels der dritten Bereiche die unterseitig angeordneten Elektronikbauelemente an der Vorzugsfläche thermisch kontaktiert und (direkt) entwärmt werden, sowie mittels der vierten Bereiche die zweite Leiterplatte thermisch kontaktiert wird, wobei die oberseitig an der zweiten Leiterplatte angeordneten Elektronikbauelemente, den vierten Bereichen gegenüberliegen und so (indirekt) über die zweite Leiterplatte gekühlt werden können. Folglich ist es bevorzugt, dass alle unterseitig (bezogen auf die Höhenachse Z) an der zweiten Leiterplatte angebrachten Elektronikbauelemente eine Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe nach unten Z2 in Richtung des dritten Kühlerelements aufweisen bzw. derart unterseitig an der zweiten Leiterplatte angeordnet sind, dass deren Vorzugsfläche nach unten Z2 ausgerichtet ist bzw. die unterseitig angeordneten Elektronikbauelemente über eine der Vorzugsfläche gegenüberliegenden Fläche thermisch kontaktierend mit der zweiten Leiterplatte verbunden sind, wobei die Verbindung zwischen einem unterseitigen Elektronikbauelement und der Leiterplatte bevorzugt durch ein Lot (Metall), besonders bevorzugt durch Lotkugeln erfolgt. Ferner ist es bevorzugt, dass die oberseitig (bezogen auf die Höhenachse Z) an der zweiten Leiterplatte angebrachten Elektronikbauelemente eine Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe nach unten Z2 in Richtung der ersten Leiterplatte aufweisen bzw. derart oberseitig an der zweiten Leiterplatte angeordnet sind, dass deren Vorzugsfläche nach unten Z2 ausgerichtet ist bzw. die oberseitig angeordneten Elektronikbauelemente über die Vorzugsfläche thermisch kontaktierend mit der zweiten Leiterplatte verbunden sind, wobei bevorzugt eine Kupferplatte/-lage zwischen der Vorzugsfläche des Elektronikbauelements und der zweiten Leiterplatte, insbesondere bevorzugt innerhalb des Elektronikbauelements, angeordnet ist.
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Demzufolge kann die Anordnung der Elektronikbauelemente an der ersten und zweiten Leiterplatte als kühlrichtungsorientiert bezeichnet werden, da die bevorzugt vorteilhafte einseitige Kühlung der ersten Leiterplatte mittels des ersten Kühlerelements und der zweiten Leiterplatte mittels des dritten Kühlerelements durch die gemeinsame Ausrichtung der Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe bzw. der Vorzugsfläche der Elektronikbauelemente jeweils in Richtung des die Leiterplatte thermisch kontaktierenden ersten/dritten Kühlerelements.
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Bevorzugt wird hier unter der Wärmeleitfähigkeit eine Stoffeigenschaft verstanden und beschreibt den Transport von Energie - in Form von Wärme - durch einen Körper/ in einem Medium ohne Stofftransport. Je höher die Wärmeleitfähigkeit desto besser/schneller kann Wärme durch den Körper bzw. in dem Medium transportiert werden. Bevorzugt stellt ein Kehrwert der Wärmeleitfähigkeit den Wärmewiderstand dar, wobei der Wärmewiderstand ein Maß für die Temperaturdifferenz ist, die entsteht, wenn ein Wärmestrom durch einen Körper/ein Medium hindurchfließt.
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Bevorzugt wird die bevorzugte Fläche bzw. die Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe der Elektronikbauelemente durch deren Layout bzw. Architektur bestimmt. Folglich ist es denkbar, dass die bevorzugte Fläche bzw. die Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe aus einem von einem etwaigen Hersteller des Elektronikbauelements zur Verfügung gestellten Datenblatt ersichtlich ist. Des Weiteren ist es bevorzugt möglich, dass eine Kupferplatte/Kupferlage („Exposed Pad“) an der bevorzugten Fläche der Elektronikbauelemente angeordnet ist, besonders bevorzugt innerhalb der Elektronikbauelemente, wodurch die Wärmeabgabe über die Vorzugsfläche bzw. in Vorzugsrichtung weiter verbessert wird.
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Bevorzugt ist eine Anordnung des mindestens einen ersten Bereichs auf der Unterseite des ersten Kühlerelements entsprechend einer Anordnung des oberseitig auf der ersten Leiterplatte angeordneten mindestens einen ersten Elektronikbauelements und eine Anordnung des mindestens einen zweiten Bereichs auf der Unterseite des ersten Kühlerelements entsprechend einer Anordnung des unterseitig auf der ersten Leiterplatte angeordneten mindestens einen zweiten Elektronikbauelements anpassbar. Auf diese Weise kann das erste Kühlerelement bzw. die mindestens einen ersten und zweiten Bereiche bevorzugt an eine Erstreckung der Elektronikbauelemente in der Höhen-, Breiten- und/oder Längenachse sowie an eine Positionierung der Elektronikbauelemente auf der Leiterplatte angepasst werden. Die Planung eines Layouts einer Leiterplatte mit den daran angeordneten Elektronikbauelementen ist sehr komplex und aufwendig. In den meisten Fällen kann das Layout im Nachhinein nicht verändert werden, um an ein vorgesehenes Kühlerelement angepasst zu werden. Somit ist es vorteilhaft, wenn das Kühlerelement an das Layout der Leiterplatte anpassbar ist.
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Bevorzugt ist eine Anordnung des mindestens einen dritten Bereichs auf der Oberseite des dritten Kühlerelements entsprechend einer Anordnung des unterseitig auf der zweiten Leiterplatte angeordneten mindestens einen dritten Elektronikbauelements und eine Anordnung des mindestens einen vierten Bereichs auf der Oberseite des dritten Kühlerelements entsprechend einer Anordnung des oberseitig auf der zweiten Leiterplatte angeordneten mindestens einen vierten Elektronikbauelements anpassbar.
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Weiter bevorzugt sind das erste Kühlerelement und die erste Leiterplatte sowie das zweite Kühlerelement und die zweite Leiterplatte mechanisch miteinander verbunden, wobei für eine entsprechende Verbindung beispielsweise eine Schraubverbindung, eine Steckverbindung, eine Nietenverbindung, eine Bolzenverbindung, eine Schweißverbindung, eine Lötverbindung, eine Klebeverbindung oder dergleichen in Betracht kommt.
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Bevorzugt ist zwischen der Oberseite der ersten Leiterplatte und dem mindestens einen zweiten Bereich und/oder zwischen der Unterseite der zweiten Leiterplatte und dem mindestens einen vierten Bereich ein wärmeleitendes Material angeordnet. Durch diese Anordnung kann die Leiterplatte durch den mindestens einen zweiten/vierten Bereich ausreichend thermisch kontaktiert werden, auch wenn beispielsweise Elektronikbauteile an dieser Position vorgesehen sind, die selbst keine direkte thermische Kontaktierung durch einen ersten/dritten Bereich erfordern. Bei dem wärmeleitenden Material handelt es sich bevorzugt um einen sog. Gap-Filler, der aus dem Stand der Technik bekannt ist. Weiterhin bevorzugt kann das wärmeleitende Material komprimierbar ausgebildet sein, wobei das komprimierbare Material im Bereich des zwischen der Leiterplatte und dem zweiten/vierten Bereich angeordneten Elektronikbauelements komprimiert wird, wobei das umgebende Material die Leiterplatte störungsfrei thermisch kontaktieren kann. Weiterhin weist das Material eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit auf, um die Wärme effektiv transportieren zu können. Bevorzugt handelt es sich bei dem wärmeleitenden, komprimierbaren Material um eine Folie, wie eine Schaum- oder Gel-Folie, beispielsweise um eine Graphitfolie, eine Polyimidfolie, eine Acryl- oder Acrylat-basierende Folie oder eine Silikon-basierte Folie oder eine Paste. Dabei soll es sich lediglich um eine beispielhafte Aufzählung handeln. Es kommen darüber hinaus weitere Materialien mit den genannten Merkmalen in Betracht, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind und dementsprechend verwendet werden. Das wärmeleitende Material ist bevorzugt an eine Erstreckung des zweiten/vierten Bereichs entlang der Längenachse und der Breitenachse anpassbar. Ebenso ist eine Erstreckung des wärmeleitenden, komprimierbaren Materials entlang der Höhenachse variabel und an die Gegebenheiten anpassbar.
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Bevorzugt weist das erste Kühlerelement auf einer der ersten Leiterplatte abgewandten Oberseite und/oder das dritte Kühlerelement auf einer der zweiten Leiterplatte abgewandten Unterseite ein Kühlmittel auf, wobei es sich bevorzugt um Rippen, Kanäle, Stifte, Pins oder dergleichen handelt. Durch diese bevorzugte Ausgestaltung kann die von dem Kühlerelement aufgenommene Wärme besonders vorteilhaft verteilt und abgegeben werden. Bevorzugt ist das Kühlmittel gleichmäßig auf der Oberseite des ersten Kühlerelements bzw. der Unterseite des dritten Kühlerelements verteilt angeordnet.
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Bevorzugt ist ein das Kühlmittel kontaktierendes Kühlmedium mittels der Kühleinrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlerelement und/oder zwischen dem dritten und dem vierten Kühlerelement hindurchleitbar. Auf diese Weise kann, die mittels des ersten/dritten Kühlerelements von den Elektronikbauelementen abgeführte Wärme effektiv von der Oberseite des ersten Kühlerelements und/oder der Unterseite des dritten Kühlerelements abtransportiert werden.
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Bevorzugt weist die Unterseite des ersten Kühlerelements und/oder die Oberseite des dritten Kühlerelements einen jeweils von den Seitenflächen beabstandeten entlang einer Höhenachse der Fahrzeugelektronikbaugruppe gegenüber der Unterseite des ersten Kühlerelements nach oben bzw. der Oberseite des dritten Kühlerelements nach unten versetzten Aufnahmebereich auf, so dass eine zumindest teilweise umfänglich verlaufende Seitenwandung ausgebildet ist, wobei die erste und/oder die zweite Leiterplatte und die daran angeordneten Elektronikbauelemente zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, innerhalb des Aufnahmebereichs angeordnet sind. Durch die Ausbildung des Aufnahmebereichs wird das mindestens eine erste und zweite Elektronikbauelement und die erste und zweite Leiterplatte mechanisch durch die umfänglich verlaufende Seitenwandung entlang der Längenachse und der Breitenachse vor Beschädigung geschützt. Somit gewährleisten das erste und das dritte Kühlerelement zusätzlich zur Kühlung des mindestens einen erste und zweiten Elektronikbauelements und/oder der erste und zweiten Leiterplatte, deren teilweise Einhausung und dadurch deren mechanischen Schutz. Bevorzugt weist die Seitenwandung entlang der Höhenachse verlaufende Bohrungen auf, um eine mechanische Verbindung mit dem zweiten bzw. vierten Kühlerelement und/oder dem ersten oder zweiten Abdeckelement zu gewährleisten.
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Bevorzugt weist die erste, zweite und/oder dritte Kühleinrichtung eine erste Anschlussstelle zum Einbringen eines gasförmigen ersten Kühlmediums in die Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung oder eine zweite Anschlussstelle zum Einbringen eines flüssigen zweiten Kühlmediums in die Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung auf, wobei die erste und die zweite Anschlussstelle gegeneinander austauschbar sind, so dass die erste, zweite und/oder dritte Kühleinrichtung entweder mit dem ersten oder mit dem zweiten Kühlmedium betreibbar ist.
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Bevorzugt umfasst eine Anschlussstelle jegliche Elemente, welche dazu eingerichtet und dafür vorgesehen sind, ein Kühlmedium in und/oder durch die Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung einzuleiten bzw. auszuleiten bzw. hindurchzuleiten. Weiterhin gewährleistet die Anschlussstelle die Verbindung der Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung mit einem Anschlusselement. Dabei kann es sich je nach gasförmigem oder flüssigem Kühlmedium beispielweise um eine/ein Strömungsmaschine/Ventilator, einen Flüssigkeitszufuhranschluss und einen Flüssigkeitsabfuhranschluss und/oder eine Flüssigkeitsleitung handeln. Diese Aufzählung soll nicht als abschließend verstanden werden, sondern weiterhin alle Anschlussstellen und deren Elemente/Komponenten umfassen, welche an der Fahrzeugelektronikbaugruppe angeordnet werden müssen, um das entsprechende gasförmige oder flüssige Kühlmedium einzuleiten/abzuleiten.
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Bevorzugt umfasst die erste Kühleinrichtung das erste Kühlerelement, das zweite Kühlerelement und die erste Anschlussstelle oder die zweite Anschlussstelle, die zweite Kühleinrichtung das dritte Kühlerelement, das vierte Kühlerelement und entsprechend die erste Anschlussstelle oder die zweite Anschlussstelle und die dritte Kühleinrichtung das erste Kühlerelement, das dritte Kühlerelement und entsprechend die erste Anschlussstelle oder die zweite Anschlussstelle.
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Unter einem Kühlmedium wird bevorzugt jedes Medium verstanden, welches Wärme von einem Ort höherer Temperatur zu einem Ort niedrigerer Temperatur transportiert. Dabei kann es sich bei dem gasförmigen ersten Kühlmedium beispielsweise um Luft handeln. Das flüssige zweite Kühlmedium kann beispielsweise Wasser, ein Alkohol-Wasser-Gemisch, ein Thermalöl, eine Salzschmelze oder ein flüssiges Metall sein. Die obige Aufzählung soll nicht als abschließend verstanden werden und soll nur beispielhaft sein.
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Bevorzugt ist durch einen Austausch der ersten Anschlussstelle mit der zweiten Anschlussstelle oder umgekehrt ein einfacher Wechsel zwischen einem gasförmigen und einem flüssigen Kühlmedium gewährleistet, ohne dass weitere Elemente/Komponenten der Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung ausgetauscht werden müssten. Auf diese Weise benötigt die Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung unabhängig von dem verwendeten Kühlmedium im Wesentlichen den gleichen Bauraum, was die Konzeption bzw. Konstruktion eines etwaigen Fahrzeugs vereinfacht, und es können größtenteils die gleichen Elemente/Komponenten verwendet werden, wodurch sich die Herstellungskosten verringern. Des Weiteren kann bei veränderten Bedingungen kurzfristig die Art der Kühleinrichtung (Gas- oder Flüssigkühlung) der Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung umgestellt und angepasst werden, ohne dass es zu Verzögerungen durch Neuplanungen oder Herstellungsprozessen kommt.
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Bevorzugt weist die Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung mindestens ein mit der ersten Anschlussstelle verbindbares erstes Anschlusselement oder mindestens ein mit der zweiten Anschlussstelle verbindbares zweites Anschlusselement auf. Bevorzugt gewährleisten die Anschlusselemente den Transport des ersten oder zweiten Kühlmediums mittels der ersten oder zweiten Anschlussstelle in die Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung. Dabei handelt es sich bei dem ersten Anschlusselement bevorzugt um eine Strömungsmaschine bzw. ein Ventilatorelement zum Fördern des gasförmigen ersten Kühlmediums und bei dem zweiten Anschlusselement bevorzugt um eine Flüssigkeitsleitung (Ein- und Ableitung).
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Bevorzugt ist das erste Kühlerelement auf einer Oberseite und/oder das dritte Kühlerelement auf einer Unterseite mit einem ersten Kühlmittel, wenn die Kühleinrichtung die erste Anschlussstelle aufweist, oder mit einem zweiten Kühlmittel, wenn die Kühleinrichtung die zweite Anschlussstelle aufweist, ausgestattet. Das erste/dritte Kühlerelement kann somit zusätzlich an die vorgesehene Kühleinrichtung bzw. das Kühlmedium angepasst werden, da auf die Weise ein verbesserter Wärmeaustausch zwischen dem ersten/dritten Kühlerelement und dem ersten bzw. dem zweiten Kühlmedium gewährleistet ist. Bevorzugt kann es sich bei dem ersten Kühlmittel und/oder dem zweiten Kühlmittel um Rippen, Kanäle, Stifte, Pins oder dergleichen handeln. Dabei ist es bevorzugt besonders vorteilhaft, wenn das erste Kühlmittel oder das zweite Kühlmittel gleichmäßig auf der Oberseite des ersten Kühlerelements und/oder auf der Unterseite des dritten Kühlerelements verteilt angeordnet sind, um eine möglichst große Kontaktfläche zwischen Kühlerelement/Kühlmittel und Kühlmedium zu erreichen. Eine Ausrichtung des ersten oder zweiten Kühlmittels auf der Oberseite des Kühlerelements und/oder der Unterseite des dritten Kühlerelements ist dabei bevorzugt variabel und ist entsprechend der Bedürfnisse anpassbar.
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Bevorzugt ist das das erste Kühlmittel kontaktierende erste Kühlmedium oder das das zweite Kühlmittel kontaktierende zweite Kühlmedium mittels der ersten Kühleinrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlerelement hindurchleitbar, wobei das erste Kühlerelement und das zweite Kühlerelement bevorzugt mechanisch miteinander verbunden sind. Bevorzugt ist das das erste Kühlmittel kontaktierende erste Kühlmedium oder das das zweite Kühlmittel kontaktierende zweite Kühlmedium mittels der zweiten Kühleinrichtung zwischen dem dritten und dem vierten Kühlerelement hindurchleitbar, wobei das dritte Kühlerelement und das vierte Kühlerelement bevorzugt mechanisch miteinander verbunden sind. Bevorzugt ist das das erste Kühlmittel kontaktierende erste Kühlmedium oder das das zweite Kühlmittel kontaktierende zweite Kühlmedium mittels der dritten Kühleinrichtung zwischen dem ersten und dem dritten Kühlerelement hindurchleitbar, wobei das erste Kühlerelement und das dritte Kühlerelement bevorzugt mechanisch miteinander verbunden sind. Es versteht sich, dass das erste/dritte Kühlerelement und das zweite/vierte Kühlerelement entsprechend dem verwendeten Kühlmedium miteinander verbunden sind, dabei sind das erste/dritte Kühlerelement und das zweite/vierte Kühlerelement bei Verwendung des flüssigen zweiten Kühlmediums flüssigkeitsdicht miteinander verbunden - ausschließlich der Anschlussstelle - wodurch ein Flüssigkeitsaustritt verhindert wird. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn bei Verwendung des gasförmigen ersten Kühlmediums die Verbindung zwischen dem ersten/dritten Kühlerelement und dem zweiten/vierten Kühlerelement - zusätzlich zu der ersten Anschlussstelle - mindestens eine Öffnung aufweist, um ein Ausströmen des eingeleiteten Gases zu gewährleisten, wobei die Öffnung variabel und entsprechend der vorliegenden Bedingungen ausgewählt werden.
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Bevorzugt ist die erste Anschlussstelle oder die zweite Anschlussstelle an dem ersten/dritten Kühlerelement und/oder an dem zweiten/vierten Kühlerelement, bevorzugt an einer ersten Seitenfläche des ersten/dritten Kühlerelements und/oder an einer Frontfläche des zweiten/vierten Kühlerelements, angeordnet. Auf diese Weise kann das erste oder das zweite Kühlmedium besonders einfach zwischen dem ersten/dritten und dem zweiten/vierten Kühlerelement eingeleitet und transportiert werden. Bevorzugt ist der Austausch der ersten und der zweiten Anschlussstelle dadurch vereinfacht gewährleistet, da beispielsweise bei der Anordnung der ersten Anschlussstelle oder der zweiten Anschlussstelle an dem zweiten/vierten Kühlerelement ein Wechsel bzw. Austausch der Anschlussstellen gegeneinander durch einen Wechsel/Austausch des zweiten Kühlerelements, welches eine entsprechend benötigte Anschlussstelle aufweist, möglich ist. Vorteilhaft wäre somit ein Wechsel von dem ersten auf das zweite Kühlmedium oder umgekehrt nur durch den Austausch des zweiten/vierten Kühlerelements möglich, der die erste oder die zweite Anschlussstelle aufweist. Es wäre weiterhin denkbar, dass die erste Anschlussstelle und die zweite Anschlussstelle separat von dem ersten/dritten und/oder dem zweiten/vierten Kühlerelement an der Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung anordenbar bzw. entfernbar ist. Bevorzugt kann es sich bei der Frontfläche des zweiten/vierten Kühlerelements um eine beliebige Fläche des zweiten/vierten Kühlerelements handeln, welche senkrecht zu einer Oberseite des zweiten/vierten Kühlerelements, insbesondere bevorzugt angrenzend an eine Seitenfläche des ersten/vierten Kühlerelements, angeordnet ist.
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Bevorzugt sind mehrere erste Anschlussstellen oder mehrere zweite Anschlussstellen an dem ersten/dritten Kühlerelement und/oder an dem zweiten/vierten Kühlerelement, bevorzugt an der ersten Seitenfläche des ersten/dritten Kühlerelements und/oder an der Frontfläche des zweiten/vierten Kühlerelements, angeordnet. Durch Nutzung mehrerer erster oder zweiter Anschlussstellen kann die Kühlleistung verbessert werden. Bevorzugt werden insbesondere die mehreren ersten Anschlussstellen so verteilt an der ersten Seitenfläche und/oder der Frontfläche angeordnet, dass das erste Kühlmedium die Oberseite des ersten Kühlerelements bzw. die Unterseite des dritten Kühlerelements gleichmäßig und im Wesentlichen vollständig kontaktieren kann.
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Bevorzugt weist die Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung weiterhin mindestens ein an einer der ersten Seitenfläche des ersten und/oder dritten Kühlerelements gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche des ersten und/oder dritten Kühlerelements angeordnetes elektrisches Steckerelement zum Anschluss weiterer externer Komponenten auf, wobei das mindestens eine Steckerelement elektrisch leitend mit der ersten/zweiten Leiterplatte verbunden ist. Auf diese Weise kann die Fahrzeugelektronikbaugruppe mit den entsprechenden Fahrzeugkomponenten signaltechnisch verbunden werden. Durch die Anordnung des mindestens einen elektrischen Steckerelements an der zweiten Seitenfläche, die der ersten Seitenfläche an der die erste oder die zweite Anschlussstelle angeordnet ist, steht ein ausreichender Bauraum auf den jeweiligen Seitenflächen zur Verfügung, ohne dass sich die Anschlussstellen und die Steckerelemente gegenseitig behindern würden.
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Bevorzugt ist an der zweiten Seitenfläche des ersten und/oder dritten Kühlerelements, an welcher mindestens das eine elektrische Steckerelement angeordnet ist, wenn kein drittes und viertes oder fünftes Abdeckelement vorgesehen sind, ein sich im Wesentlichen senkrecht zu der ersten, zweiten, dritten, vierte, fünften, sechsten, siebten und achten Ebene erstreckendes plattenartiges sechstes Abdeckelement ausgebildet, welches einen Innenraum der Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung nach Außen abschließt. Bevorzugt ist die Form des sechsten Abdeckelements an die an der zweiten Seitenfläche des ersten und/oder dritten Kühlerelements angeordneten Steckerelemente angepasst und insbesondere im Bereich zwischen den Steckerelementen angeordnet, um einen dichten Abschluss gewährleisten zu können.
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Besonders bevorzugt weisen die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe und/oder die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe jeweils an der zweiten Seitenfläche des ersten und/oder dritten Kühlerelements ein erstes bzw. zweites Verbindungssteckerelement auf, wobei das erste Verbindungssteckerelement mittig bezogen auf die Breitenachse an der zweiten Seitenfläche der ersten Fahrzeugelektronikbaugruppe und das zweite Verbindungssteckerelement mittig bezogen auf die Breitenachse an der zweiten Seitenfläche der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe angeordnet sind. Das erste Verbindungssteckerelement ist bevorzugt mit der ersten Leiterplatte und das zweite Verbindungssteckerelement mit der zweiten Leiterplatte signaltechnisch verbunden. Durch das erste und zweite Verbindungssteckerelement können die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe und die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe bzw. die erste und zweite Leiterplatte signaltechnisch miteinander verbunden werden. Weiterhin sind das erste und das zweite Verbindungssteckerelement aufgrund ihrer Anordnung, in der Breitenachse mittig an der zweiten Seitenfläche, unabhängig von einer Drehung der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe und der Anordnung in der ersten oder zweiten Position, in der Höhenachse immer benachbart übereinander angeordnet.
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Bevorzugt ist das erste/dritte Kühlerelement durch ein einstückiges oder mehrstückiges Formteil gebildet, welches aus einem wärmeleitenden Material, bevorzugt einem Metall, wie Aluminium oder Kupfer, einer Legierung, einer Keramik, einem Kunststoff und/oder einem Verbundwerkstoff besteht. Demzufolge ist die Herstellung des ersten/dritten Kühlerelements besonders einfach, kosten- und zeitsparend. Für die Herstellung wird bevorzugt ein Material mit einer ausreichenden Wärmeleitfähigkeit verwendet, um die entstehende Wärme beim Betrieb der ersten/zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe von dem mindestens einen ersten/zweiten Elektronikbauelement und/oder der ersten/zweiten Leiterplatte abzuleiten.
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Weitere Ziele, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der vorliegenden Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Hierbei zeigen:
- 1 perspektivische Draufsicht von vorne auf eine Fahrzeugelektronikbaugruppe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
- 2 Explosionsdarstellung einer Fahrzeugelektronikbaugruppe von schräg hinten gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform;
- 3 perspektivische Ansicht von schräg unten auf ein isoliert dargestelltes erstes Kühlerelement gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform;
- 4 schematische Querschnittsdarstellung einer Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung mit einer zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe in der ersten Position gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
- 5 schematische Querschnittsdarstellung einer Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung mit einer zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe in der zweiten Position gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
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Nachfolgende Ausführungen und Beschreibungen, eine Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 bzw. deren Komponenten/Elementen betreffend, sollen für die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe 100a und in entsprechender Weise für die identisch ausgebildete zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe 100b sowie deren Komponenten/Elementen gelten.
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Die 1 zeigt eine einzeln angeordnete erste Fahrzeugelektronikbaugruppe 100a gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung 1000 bzw. die erste und zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe 100a, 100b erstreckt sich entlang einer Höhenachse Z, einer Breitenachse Y und einer Längenachse X, wobei den jeweiligen Achsen jeweils zwei Richtungen zuzuordnen sind. So umfasst die Höhenachse Z die Richtungen Z1 (nach oben) und Z2 (nach unten). Die Breitenachse Y umfasst die Richtungen Y1 (nach rechts) und Y2 (nach links). Die Längenachse X umfasst die Richtungen X1 (nach vorne) und X2 (nach hinten).
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Die Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 umfasst eine Leiterplatte 1 mit mindestens einem ober- und/oder unterseitig angeordneten mindestens einen ersten/zweiten Elektronikbauelement 2a, 2b (hier nicht gezeigt), eine Kühleinrichtung 3, welche aus einem ersten Kühlerelement 4, einem zweiten Kühlerelement 5 und zwei ersten Anschlussstellen 6a, 6a' (nicht gezeigt) besteht, mehreren elektrischen Steckerelementen 7a-e und einem Abdeckelement 20.
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Die Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform weist zwei erste Anschlussstellen 6a, 6a' zum Einbringen von einem ersten gasförmigen Kühlmedium in die Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 auf, wobei es sich bei dem ersten Kühlmedium in diesem Fall um Luft handelt.
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Das erste Kühlerelement 4 umfasst eine Oberseite 8, eine im Wesentlichen zu der Oberseite 8 parallel darunter angeordnete Unterseite 9 (hier nicht gezeigt), wobei sich die Oberseite 8 und die Unterseite 9 im Wesentlichen jeweils entlang der Längenachse X und der Breitenachse Y erstrecken, sowie eine jeweils senkrecht zu der Oberseite 8 und der Unterseite 9 angeordnete erste Seitenfläche 15, zweite Seitenfläche 16, dritte Seitenfläche 17a und vierte Seitenfläche 17b.
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An der ersten Seitenfläche 15 des ersten Kühlerelements 4 sind eine erste erste Anschlussstelle 6a und eine zweite erste Anschlussstelle 6a', an welchen jeweils ein erstes Anschlusselement 27a, 27a' angeordnet ist, entlang der Breitenachse Y beabstandet, voneinander angeordnet.
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Dabei sind an der zweiten Seitenfläche 16 die elektrischen Steckerelemente 7a-e angeordnet, welche elektrisch leitend mit der Leiterplatte 1 verbunden sind, wobei die Steckerelemente 7a-e entlang der Längenachse X nach hinten X2 gerichtet sind. Die gemäß der in 1 dargestellten elektrischen Steckerelemente 7a-7e sind nur exemplarisch dargestellt. Es ist ebenso denkbar, dass andere Steckerelemente vorgesehen sind und/oder die Position der Steckerelemente verschieden ist, wobei sich dies nach der Anwendung der Fahrzeugelektronikbaugruppe richtet und variabel ist. Hier weist das erste Kühlerelement 4 auf der Oberseite 8 benachbart zu der zweiten Seitenfläche 16 drei sich von der Oberseite 8 entlang der Höhenachse Z nach oben Z1 erstreckende erhabene Abschnitte 21a, 21b, 21c auf, welche die zweite Seitenfläche 16 flächenmäßig vergrößern und so eine Anordnung der elektrischen Steckerelemente 7a-7e vorteilhaft ermöglichen.
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Weiterhin sind an der dritten 17a und der vierten Seitenfläche 17b jeweils zwei Befestigungselemente 22 angeordnet. Diese Befestigungen 22 ermöglichen die Anbringung der Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 im oder am Fahrzeug. Die Befestigungen 22 sind mit einer in Höhenrichtung Z2 unteren Kante der Seitenflächen 17a, 17b bündig abschließend ausgebildet.
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Das zweite Kühlerelement 5 weist eine sich im Wesentlichen in der Längenachse X und in der Breitenachse Y parallel zu der Oberseite 8 des ersten Kühlerelements erstreckende Oberseite 10 sowie eine sich vorne senkrecht zu der Oberseite 10 erstreckende Frontfläche 18 auf. Die Oberseite 10 umfasst entlang der Breitenachse Y rechts Y1 und links Y2 sowie entlang der Längenachse X vorne X1 untere Abschnitte 23a, 23b, 23c und einen dazu in der Höhenachse Z nach oben Z1 versetzten oberen Abschnitt 24, wobei die unteren Abschnitte 23a-c jeweils mit dem oberen Abschnitt 24 durch Verbindungsabschnitte 25a, 25b, 25c verbunden werden, wobei zwischen den unteren Abschnitten 23a-c und den Verbindungsabschnitten 25a, 25b, 25c jeweils ein Winkel 19a, 19b, 19c bevorzugt zwischen 45° und 90° aufgespannt wird. Die unteren Abschnitte 23a-c erstrecken sich parallel zu der Oberseite 8 des ersten Kühlerelements und weisen zudem Bohrungen auf, welche dazu vorgesehen sind, das erste Kühlerelement 4 mechanisch mit dem zweiten Kühlerelement 5 zu verbinden. Gemäß der gezeigten Ausführungsform erfolgt die Verbindung mittels Schraubverbindungen. Der obere Abschnitt 24 kann ebenfalls Schraubverbindungen aufweisen, um das erste Kühlerelement 4 mechanisch mit dem zweiten Kühlerelement 5 zu verbinden.
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Außerdem weist die Frontfläche 18 des zweiten Kühlerelements 5 zwei Ausnehmungen 26 auf, welche dazu vorgesehen sind, jeweils das Anschlusselement 27a, 27a' teilweise aufzunehmen und deren Anordnung an dem ersten Kühlerelement 4 zu gewährleisten. Die Ausnehmungen 26 erstrecken sich ausgehend von der Frontfläche 18 entlang der Längenachse X nach vorne X1.
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Das erste Kühlerelement 4 und das zweite Kühlerelement 5 sind teilweise komplementär ausgebildet, um eine Verbindung der beiden Elemente 4, 5 zu vereinfachen und einen Fluss des Kühlmediums 1, 2 zwischen beiden zu verbessern.
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Die ersten Anschlusselemente 27a, 27a' sind gemäß der gezeigten Ausführungsform als Ventilatoren bzw. Strömungsmaschinen ausgebildet.
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Die 2 stellt eine Explosionsdarstellung der in 1 gezeigten Fahrzeugelektronikbaugruppe dar.
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Gemäß der Darstellung in 2 ist die Ebenen-Anordnung der oberseitig mehrere Elektronikbauelemente 2a tragenden Leiterplatte 1, des ersten Kühlerelements 4, des zweiten Kühlerelements 5 und des Abdeckelements 20 gezeigt.
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Dabei weist die Leiterplatte 1 auf einer sich in der Längenachse X und der Breitenachse Y erstreckenden Oberseite 12 mehrere in Form von Chips dargestellte Elektronikbauelemente 2a auf, wobei lediglich eines dieser Elemente exemplarisch mit dem Bezugszeichen 2a gekennzeichnet ist. Weiterhin weist die Leiterplatte 1 eine parallel zu der Oberseite 12 angeordnete Unterseite 13 auf. Auf der Unterseite 13 können ebenfalls Elektronikbauelemente 2b angeordnet werden.
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Die Leiterplatte 1 ist mittels Schraubverbindungen mechanisch mit dem ersten Kühlerelement 4 verbunden, wobei die Unterseite 9 des ersten Kühlerelements 4 die Oberseite 12 der Leiterplatte und/oder eine Oberseite 28 der oberseitigen Elektronikbauelemente 2a thermisch kontaktiert. Die Oberseite 28 der oberseitigen Elektronikbauelemente 2a stellt deren Vorzugsfläche dar, über welche eine Hauptmenge der Wärme abgegeben wird bzw. die sich am stärksten erwärmt. Außerdem ist das Abdeckelement 20 so angeordnet, dass es die Leiterplatte 1 bzw. die unterseitigen Elektronikbauelemente 2b nicht kontaktiert und nur mit dem ersten Kühlerelement 4 mittels Schraubverbindungen mechanisch verbunden ist. Somit wird die Leiterplatte 1 und die daran angeordneten Elektronikbauelemente 2a, 2b durch das erste Kühlerelement 4 und das zweite Kühlerelement 5 - im Sinne eines Gehäuses - eingehaust.
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Weiterhin weist das erste Kühlerelement 4 die an der ersten Seitenfläche 15 angeordnete zweite erste Anschlussstelle 6a' auf (erste erste Anschlussstelle 6a nicht gezeigt). Die Anschlussstelle 6a' erstreckt sich an der ersten Seitenfläche 15 entlang der Höhenrichtung Z nach oben Z1 über die Oberseite 8 hinaus und ist im Wesentlichen komplementär zu dem ersten Anschlusselement 27a' ausgebildet, um mit diesem verbunden werden zu können und eine Einbringung des ersten Kühlmediums zu gewährleisten.
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Das Abdeckelement 20 ist im Wesentlichen plattenartig sich in der Längenachse X und der Breitenachse Y erstreckend ausgebildet und weist auf einer der Leiterplatte 1 zugewandten Oberseite 29 entlang der Höhenachse Z nach oben Z1 und nach unten Z2 versetzte Bereiche (konkave und konvexe Bereiche) auf, um eine Kontaktierung mit der darüberliegend angeordneten Leiterplatte 1 und den unterseitig angeordneten Elektronikbauelementen 2b zu vermeiden. Weiterhin umfasst das Abdeckelement 20 eine Seitenfläche 30, welche sich senkrecht zu der Oberseite 29 entlang der Höhenachse Z und der Breitenachse Y erstreckt. Die Seitenfläche 30 ist komplementär zu den elektrischen Steckerelementen 7 ausgebildet.
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Ebenso ist die zweite Seitenfläche 16 des ersten Kühlerelements 4 komplementär zu den elektrischen Steckerelementen 7, welche fest und elektrisch leitend mit der Leiterplatte 1 verbunden sind, ausgebildet. Durch die komplementäre Ausbildung der zweiten Seitenfläche 16 des ersten Kühlerelements 4 und der Seitenfläche 30 des Abdeckelements 20 zu den Steckerelementen 7 der Leiterplatte 1 ist eine vollständige und geschlossene Einhausung der Leiterplatte 1 bzw. der Elektronikbauelemente 2a, 2b möglich.
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Das erste Kühlerelement 4 weist auf der Oberseite 8 ein erstes Kühlmittel 14a auf. Das Kühlmittel 14a ist in Form von Kühlrippen ausgebildet, welche sich bevorzugt entlang der Längenachse erstrecken und im Wesentlichen gleichmäßig über die Oberseite 8 verteilt angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird ein Transport des ersten Kühlmediums entlang der Längenachse X von vorne X1 nach hinten X2 gewährleistet.
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In 3 ist das erste Kühlerelement 4 der in der 1 gezeigten Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 im Detail und isoliert ohne die anderen Komponenten dargestellt.
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Die 3 zeigt mehrere erste Bereiche 31 und zweite Bereiche 36, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich manche der Bereiche mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen sind.
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Es ist zu erkennen, dass die Unterseite 9 des ersten Kühlerelements 4 einen jeweils von den Seitenflächen 15, 16, 17a, 17b beabstandeten entlang einer Höhenachse Z der Fahrzeugelektronikbaugruppe 100 gegenüber der Unterseite 9 nach oben Z1 versetzten Aufnahmebereich 32 aufweist. Dieser Aufnahmebereich 32 ermöglicht die Anordnung der Oberseite 12 der Leiterplatte 1 thermisch kontaktierend mit der Unterseite 9, wobei die Leiterplatte 1 und die daran angeordneten Elektronikbauelemente 2a, 2b innerhalb des Aufnahmebereichs 32 angeordnet sind. Somit wird eine zumindest teilweise umfänglich verlaufende Seitenwandung 33 ausgebildet, welche sich entlang der Höhenachse Z weiter nach unten Z2 erstreckt, als die die Unterseite 9 des ersten Kühlerelements 4 kontaktierende Leiterplatte 1 bzw. die Elektronikbauelemente 2a, 2b, wodurch die die Elektronikbauelemente 2a, 2b tragende Leiterplatte 1 durch das erste 4 und das zweite Kühlerelement 5 eingehaust werden kann, ohne dass das zweite Kühlerelement 5 die Leiterplatte 1 oder die Elektronikbauelemente 2a, 2b kontaktiert. Weiterhin sind auch der mindestens eine erste Bereich 31 und der mindestens eine zweite Bereich 36 innerhalb des Aufnahmebereichs 32 an der Unterseite 9 des ersten Kühlerelements 4 angeordnet.
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Außerdem weist die Unterseite 9 bzw. die Seitenwandung 33 eine entlang der Höhenachse gegenüber der Unterseite 9 bzw. der Seitenwandung 33 nach oben versetzte Kabelführung 34a, 34a' auf. Durch die Kabelführung 34a, 34a' kann jeweils ein Anschlusskabel, welches jeweils eines der ersten Anschlusselemente 27a, 27a' elektrisch und signaltechnisch mit der Leiterplatte 1 verbindet, von dem ersten Anschlusselement 27a, 27a' zur Leiterplatte 1 geführt werden und das erste Kühlerelement 4 in der Höhenachse Z bündig mit dem Abdeckelement 20 abschließen. Die erste Kabelführung 34a erstreckt sich ausgehend von einer Aussparung 35, in welcher die elektrische und signaltechnische Kontaktierung der ersten Anschlusselemente 27a, 27a' mit der Leiterplatte 1 erfolgt, entlang der Breitenachse Y nach links Y2 hin zu dem ersten ersten Anschlusselement 27a. Die zweite Kabelführung 34a' erstreckt sich ausgehend von der Aussparung 35 entlang der Breitenachse Y nach rechts Y1 hin zu dem zweiten ersten Anschlusselement 27a'. Die Kontaktierung zwischen den ersten Anschlusselementen 27a, 27a' und der Leiterplatte 1 erfolgt bevorzugt mittels eines elektrischen Steckerelements.
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Die Unterseite 9 des ersten Kühlerelements 4 weist eine Vielzahl von entlang der Höhenachse gegenüber den zweiten Bereichen nach oben versetzten ersten Bereichen 31 und eine Vielzahl von zweiten Bereichen 36 auf, welche auf der Unterseite 9 innerhalb des Aufnahmebereichs 3 verteil angeordnet sind. Dabei ist es möglich, dass zweite Bereiche 36 entlang der Höhenachse Z bündig mit der Unterseite 9 bzw. dem Aufnahmebereich 32 oder gegenüber der Unterseite 9 bzw. dem Aufnahmebereich 32 entlang der Höhenachse Z nach unten Z2 versetzt angeordnet sind. Die ersten Bereiche 31 und die zweiten Bereiche 36 sind bevorzugt quaderförmig ausgebildet, wobei sich die Form der Bereiche an der Form der Elektronikbauelemente 2a, 2b orientiert.
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Des Weiteren sind auf der Unterseite 9 innerhalb des Aufnahmebereichs 32 angeordnete sich gegenüber der Unterseite 9 entlang der Höhenachse Z nach unten Z2 erstreckende Gewindeelemente 37 ausgebildet. Diese ermöglichen eine mechanische Verbindung des ersten Kühlerelements 4 mit der Leiterplatte 1.
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In der 4 ist eine schematische Darstellung einer Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung 1000 mit einer ersten Fahrzeugelektronikbaugruppe 100a und einer zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe 100b gezeigt, wobei die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe 100b in einer ersten Position angeordnet ist.
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Die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe 100a umfasst eine erste Leiterplatte 1a mit einer Oberseite 12a und einer Unterseite 13a, ein erstes Kühlerelement 4a mit einer Oberseite 8a und einer Unterseite 9a, ein zweites Kühlerelement 5a mit einer Oberseite 10a und einer Unterseite 11a. Die erste Leiterplatte 1a weist ein entlang der Längenachse X hinten X2 angeordnetes elektrisches Steckerelement 7f auf, welches elektrisch leitend mit der ersten Leiterplatte 1a verbunden ist. Weiterhin sind an der Oberseite 12a der ersten Leiterplatte 1a erste Elektronikbauelemente 2a und an der Unterseite 13a zweite Elektronikbauelemente 2b vorgesehen.
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Die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe 100b umfasst eine zweite Leiterplatte 1b mit einer Oberseite 12b und einer Unterseite 13b, ein erstes Kühlerelement 4b mit einer Oberseite 8b und einer Unterseite 9b, ein zweites Kühlerelement 5b mit einer Oberseite 10b und einer Unterseite 11 b. Die zweite Leiterplatte 1b weist ein entlang der Längenachse X hinten X2 angeordnetes elektrisches Steckerelement 7g auf, welches elektrisch leitend mit der zweiten Leiterplatte 1 b verbunden ist. An der Oberseite 12b der zweiten Leiterplatte 1 b sind vierte Elektronikbauelemente 2d und an der Unterseite 13b dritte Elektronikbauelemente 2c angeordnet.
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Die elektrischen Steckerelemente 7f, 7g können derart ausgebildet sein, dass eine separate Verbindung der ersten 1a und zweiten Leiterplatte 1b mit externen Komponenten gewährleistet wird und/oder dass eine gemeinsame Verbindung mit externen Komponenten möglich ist. Bevorzugt sind die elektrischen Steckerelemente 7f, 7g gemeinsam entlang der Längenachse X vorne X1 oder hinten X2 an der Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung bzw. der Fahrzeugelektronikbaugruppe 100a, 100b angeordnet. Es ist aber auch denkbar, dass jeweils ein Steckerelement 7f, 7g vorne X1 und hinten X2 angeordnet sind.
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Die Unterseite 9a des ersten Kühlerelements 4a ist die Oberseite 12a der ersten Leiterplatte 1a bzw. eine Oberseite der ersten Elektronikbauelemente 2a thermisch kontaktierend angeordnet, wobei die Oberseite 8b des dritten Kühlerelements 4b die Unterseite 13b der zweiten Leiterplatte 1b bzw. eine Unterseite der dritten Elektronikbauelemente 2c thermisch kontaktierend angeordnet ist. Gemäß der Ausführungsform sind zwischen dem ersten 4a bzw. dritten Kühlerelement 4b und der ersten 1a bzw. zweiten Leiterplatte 1b sowie der ersten 2a bzw. dritten Elektronikbauelemente 2c ein wärmeleitendes Material 42 angeordnet, wobei es sich bevorzugt beispielsweise um oben genannte Folien, Schäume, Pasten oder aber eine Kupferplatte handeln kann. Das wärmeleitende Material 42 kann unter anderem die thermische Kontaktierung zwischen der Leiterplatte 1a, 1b und den Elektronikbauelementen 2a-d zu dem ersten 4a bzw. dritten Kühlerelement 4b verbessern und etwaige Höhenunterschiede in der Höhenachse Z ausgleichen.
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Die erste 100a und zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe 100b, die erste 1a und die zweite Leiterplatte 1b sowie das erste Kühlerelement 4a und das dritte Kühlerelement 4b erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander. Bevorzugt sind die erste 100a und zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe 100b mechanisch miteinander verbunden, wobei die Verbindung über die Befestigungselemente 22 und/oder die Bohrungen an der Unterseite 9a des ersten Kühlerelements 4a bzw. deren unteren Abschnitten 23a-c und/oder an der Oberseite 8b des dritten Kühlerelements 4b bzw. deren entsprechenden unteren Abschnitten. Weiterhin kann hierfür ein Verbindungselement 39 verwendet werden, welches zusätzlich zu der Verbindung des ersten 100a und der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe 100b, einen dichten Verschluss vorne X2 an der Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung 1000 darstellt.
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Die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe 100a ist entlang der Höhenachse Z über der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe 100b angeordnet.
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Die erste Leiterplatte 1a ist mit der Unterseite 13a der Oberseite 12b der zweiten Leiterplatte 1b zugewandt angeordnet, wobei die erste 1a und die zweite Leiterplatte 1b räumlich benachbart angeordnet sind, sich jedoch nicht kontaktieren. Des Weiteren ist das erste Kühlerelement 4a bezüglich seiner Unterseite 9a der Oberseite 8b des dritten Kühlerelements 4b zugewandt angeordnet.
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Eine erste Kühleinrichtung 3a umfasst das erste Kühlerelement 4a und das zweite Kühlerelement 5a, wobei die erste Kühleinrichtung 3a ein Kühlmedium zwischen der Oberseite 8a des ersten Kühlerelements 4a und der Unterseite 11a des zweiten Kühlerelements 5a, insbesondere die Oberseite 8a des ersten Kühlerelements 4a kontaktierend, transportiert.
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Eine zweite Kühleinrichtung 3b umfasst das dritte Kühlerelement 4b und das vierte Kühlerelement 5b, wobei die zweite Kühleinrichtung 3b ein Kühlmedium zwischen der Unterseite 9b des dritten Kühlerelements 4b und der Oberseite 10b des vierten Kühlerelements 5b, insbesondere die Unterseite 9b des dritten Kühlerelements 4b kontaktierend, transportiert.
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Die erste 3a und die zweite Kühleinrichtung 3b können weiterhin, hier nicht gezeigte Anschlussstellen und -elemente, wie einen Ventilator für eine Gaskühlung umfassen, welche bevorzugt entlang der Längenachse X vorne X1 oder hinten X2 an dem ersten 4a und/oder dem zweiten Kühlerelement 5a bzw. dem dritten 4b und/oder dem vierten Kühlerelement 5b angeordnet sind. Dabei sind die Anschlussstellen bevorzugt an einer ersten Seitenfläche 15a des ersten Kühlerelements 4a und/oder einer Frontfläche 18a des zweiten Kühlerelements 5a sowie an einer ersten Seitenfläche 15b des dritten Kühlerelements 4b und/oder einer Frontfläche 18b des vierten Kühlerelements 5a angeordnet. Ein Kühlmedium kann mittels der ersten 3a und der zweiten Kühleinrichtung 3b von vorne X1 nach hinten X2 oder von hinten X2 nach vorne X1 transportiert werden. Gemäß der in 4 gezeigten Ausführungsform wird das Kühlmedium durch die erste 3a und die zweite Kühleinrichtung 3b entlang der Richtung der Pfeile 40 von vorne X1 nach hinten X2 transportiert. Des Weiteren ist es denkbar, dass die erste Kühleinrichtung 3a ein gasförmiges Kühlmedium transportiert und die zweite Kühleinrichtung 3b ein flüssiges Kühlmedium oder umgekehrt oder das beide Kühleinrichtungen 3a, 3b ein gasförmiges oder ein flüssiges Kühlmedium transportieren. Bevorzugt sind die erste Kühleinrichtung 3a und die zweite Kühleinrichtung 3b unabhängig voneinander ausgebildet, wobei die erste 3a und die zweite Kühleinrichtung 3b separat betrieben und gesteuert werden. Es ist aber auch denkbar, dass die erste 3a und die zweite Kühleinrichtung 3b zusammen betrieben und gesteuert werden.
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Die erste Leiterplatte 1a weist erste Bereiche 31a und zweite Bereiche 36a auf, welche an der Unterseite 9a verteilt angeordnet sind. Die zweite Leiterplatte 1b weist dritte Bereiche 31b und vierte Bereiche 36b auf, welche an der Oberseite 8b verteilt angeordnet sind. Die dritten Bereiche 31b der zweiten Leiterplatte 1b sind relativ zu den vierten Bereichen 36b entlang der Höhenachse Z nach unten Z2 versetzt angeordnet. Die ersten Bereiche 31a entsprechen in ihrer Funktion den dritten Bereichen 31b, wobei die zweiten Bereiche 36a den vierten Bereichen 36b entsprechen.
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Des Weiteren weist das erste Kühlerelement 4a gegenüber der Unterseite 9a nach oben Z1 versetzte erste Aussparungen 38a und das dritte Kühlerelement 4b gegenüber der Oberseite 8b nach unten Z2 versetzte zweite Aussparungen 38a auf. Die ersten 38a und zweiten Aussparungen 38b können an Stellen an dem ersten 4a und/oder dem dritten Kühlerelement 4b vorgesehen sein, wo kein thermischer Kontakt zu der Leiterplatte 1a, 1b oder den Elektronikbaugruppen 2a, 2b, 2c 2d notwendig ist. Auf diese Weise kann Material gespart werden.
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Die in 4 dargestellten Pfeile 41 geben die Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe der Elektronikbauelemente 2a, 2b, 2c, 2d wieder. Hier erstreckt sich die Vorzugsrichtung der ersten 2a und zweiten Elektronikbauelemente 2b entlang der Höhenachse Z nach oben Z1 in Richtung des ersten Kühlerelements 4a, wobei sich die Vorzugsrichtung der dritten 2c und vierten Elektronikbauelemente 2d entlang der Höhenachse Z nach unten Z2 in Richtung des dritten Kühlerelements 4b erstreckt. Somit ist die Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe der ersten 2a und zweiten Elektronikbauelemente 2b entgegengesetzt zu der Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe der dritten 2c und vierten Elektronikbauelemente 2d angeordnet.
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Ferner weisen die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe 100a und die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe 100b eine EMV-Abschirmung 43 auf, wodurch die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der Baugruppen effektiv gewährleistet werden kann, wodurch die Fahrzeugelektronikbaugruppen 100a, 100b sich insbesondere nicht gegenseitig oder aber weitere externe elektronische Komponenten durch elektrische oder elektromagnetische Effekte stören.
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Die 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung 1000 mit der ersten Fahrzeugelektronikbaugruppe 100a und der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe 100b, wobei die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe 100b in einer zweiten Position angeordnet ist.
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Die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe 100a ist entlang der Höhenachse Z unter der zweiten Fahrzeugelektronikbaugruppe 100b angeordnet.
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Die Oberseite 8a des ersten Kühlerelements 4a und die Unterseite 9b des dritten Kühlerelements 4b sind einander zugewandt beabstandet angeordnet.
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Eine dritte Kühleinrichtung 3c umfasst das erste Kühlerelement 4a und das dritte Kühlerelement 4b, wobei mittels der dritten Kühleinrichtung 3c ein Kühlmedium zwischen dem ersten 4a und dem zweiten Kühlerelement 4b, insbesondere die Oberseite 8a des ersten Kühlerelements 4a und die Unterseite 9b des dritten Kühlerelements 4b kontaktierend, hindurchgeleitet. Auf diese Weise kann die Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung 1000 bzw. die Fahrzeugelektronikbaugruppen 100a, 100b durch eine gemeinsame Kühleinrichtung 3c gekühlt werden. Bei der dritten Kühleinrichtung handelt es sich bevorzugt um eine Gas- oder Flüssigkeitskühlung, wobei entsprechend ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmedium transportiert wird. Das etwaige Kühlmedium kann entlang der Längenachse von vorne X1 nach hinten X2 oder umgekehrt transportiert werden. Gemäß der Ausführungsform, welche in 5 gezeigt ist, stellen die Pfeile 40 die Transportrichtung eines Kühlmediums von vorne X1 nach hinten X2 dar.
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Die dritte Kühleinrichtung 3c kann weiterhin mindestens eine Anschlussstelle (hier nicht gezeigt) aufweisen, um ein Kühlmedium in die Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung 1000 ein- und auszuleiten. Dabei können der Einlass und der Auslass des Kühlmediums der Anschlussstelle gemeinsam an einer ersten Seitenfläche 15a des ersten Kühlerelements 4a und/oder an einer ersten Seitenfläche 15b des dritten Kühlerelements 4b, wobei ein entsprechend zwischen dem ersten 4a und dem zweiten Kühlerelement 4b verlaufender Kühlkanal bevorzugt U-förmig ausgebildet ist, angeordnet sein oder an der ersten Seitenfläche 15a des ersten Kühlerelements 4a und/oder an einer ersten Seitenfläche 15b des dritten Kühlerelements 4b sowie der gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche 16a der ersten Kühlerelements 4a und/oder der gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche 16b des dritten Kühlerelements 4b.
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Die erste Fahrzeugelektronikbaugruppe 100a weist ein erstes Abdeckelement 20a auf, welches parallel entlang der Höhenachse Z unterhalb der ersten Leiterplatte 1a bzw. der ersten Ebene in einer vierten Ebene angeordnet ist. Das erste Abdeckelement 20a gewährleistet zusammen mit dem ersten Kühlerelement 4a eine Einhausung der ersten Leiterplatte 1a bzw. der ersten 2a und zweiten Elektronikbauelemente 2b, wobei das erste Abdeckelement 20a die Unterseite 13a der Leiterplatte 1a abdeckt und elektrisch isoliert zu der Leiterplatte 1a angeordnet ist.
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Die zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe 100a weist ein zweites Abdeckelement 20b auf, welches parallel entlang der Höhenachse Z oberhalb der zweiten Leiterplatte 1b bzw. der fünften Ebene in einer achten Ebene angeordnet ist. Das zweite Abdeckelement 20b gewährleistet zusammen mit dem dritten Kühlerelement 4b eine Einhausung der zweiten Leiterplatte 1b bzw. der dritten 2c und vierten Elektronikbauelemente 2d, wobei das zweite Abdeckelement 20b die Oberseite 12b der Leiterplatte 1b abdeckt und elektrisch isoliert zu der Leiterplatte 1b angeordnet ist.
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Die in 5 dargestellten Pfeile 41 geben die Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe der Elektronikbauelemente 2a, 2b, 2c, 2d wieder. Hier erstreckt sich die Vorzugsrichtung der ersten 2a und zweiten Elektronikbauelemente 2b entlang der Höhenachse Z nach oben Z1 in Richtung des ersten Kühlerelements 4a, wobei sich die Vorzugsrichtung der dritten 2c und vierten Elektronikbauelemente 2d entlang der Höhenachse Z nach unten Z2 in Richtung des dritten Kühlerelements 4b erstreckt. Somit ist die Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe der ersten 2a und zweiten Elektronikbauelemente 2b entgegengesetzt zu der Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe der dritten 2c und vierten Elektronikbauelemente 2d angeordnet.
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Die Anordnung der Bereiche 31, 31a, 31b, 36, 36a, 36b an der Unterseite 9a des ersten Kühlerelements 4a bzw. der Oberseite 8b des dritten Kühlerelements 4b, welche in den Figuren dargestellt sind, sind lediglich exemplarisch gemäß der gezeigten Ausführungsform ausgebildet und können entsprechend der Leiterplatte 1, 1a, 1b bzw. der Elektronikbauelemente 2, 2a, 2b, 2c, 2d variabel angeordnet werden.
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In den Figuren sind die Elektronikbauelemente 2, 2a, 2b, 2c, 2d, die Bereiche 31, 31a, 31d, 36, 36a, 36b sowie die Pfeile 40, 41 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur teilweise mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen.
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Aus Gründen der Übersichtlichkeit können in den Figuren jeweils nur die relevanten Merkmale mit Bezugszeichen versehen sein. Die Ausführungen und Beschreibungen zu Merkmalen, welche in einer der Figuren gezeigt werden, sollen mutatis mutandis auch für das entsprechende Merkmal gelten, falls es in einer anderen Figur gezeigt ist.
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Es versteht sich, dass es sich bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen lediglich um eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung handelt. Insofern beschränkt sich die Ausgestaltung der Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele.
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Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1000
- Fahrzeugelektronikbaugruppenvorrichtung
- 100
- Fahrzeugelektronikbaugruppe
- 100a
- erste Fahrzeugelektronikbaugruppe
- 100b
- zweite Fahrzeugelektronikbaugruppe
- 1
- Leiterplatte
- 1a, 1b
- erste, zweite Leiterplatte
- 2a
- oberseitiges Elektronikbauelement der ersten Leiterplatte
- 2b
- unterseitiges Elektronikbauelement der ersten Leiterplatte
- 2c
- oberseitiges Elektronikbauelement der zweiten Leiterplatte
- 2d
- unterseitiges Elektronikbauelement der zweiten Leiterplatte
- 3
- Kühleinrichtung
- 3a
- erste Kühleinrichtung
- 3b
- zweite Kühleinrichtung
- 3c
- dritte Kühleinrichtung
- 4, 4a
- erstes Kühlerelement
- 5, 5a
- zweites Kühlerelement
- 4b
- drittes Kühlerelement
- 5b
- viertes Kühlerelement
- 6a, 6a'
- erste Anschlussstelle
- 7a-g
- elektrisches Steckerelement
- 8, 8a
- Oberseite des ersten Kühlerelements
- 9, 9a
- Unterseite des ersten Kühlerelements
- 10, 10a
- Oberseite des zweiten Kühlerelements
- 11, 11a
- Unterseite des zweiten Kühlerelements
- 12, 12a
- Oberseite der ersten Leiterplatte
- 13, 13a
- Unterseite der ersten Leiterplatte
- 8b
- Oberseite des dritten Kühlerelements
- 9b
- Unterseite des dritten Kühlerelements
- 10b
- Oberseite des vierten Kühlerelements
- 11b
- Unterseite des vierten Kühlerelements
- 12b
- Oberseite der zweiten Leiterplatte
- 13b
- Unterseite der zweiten Leiterplatte
- 14
- Kühlmittel
- 14a
- erstes Kühlmittel
- 14b
- zweites Kühlmittel
- 15, 15a
- erste Seitenfläche des ersten Kühlerelements
- 15b
- erste Seitenfläche des dritten Kühlerelements
- 16, 16a
- zweite Seitenfläche des ersten Kühlerelements
- 16b
- zweite Seitenfläche des dritten Kühlerelements
- 17a
- dritte Seitenfläche des ersten Kühlerelements
- 17b
- vierte Seitenfläche des ersten Kühlerelements
- 18, 18a
- Frontfläche des zweiten Kühlerelements
- 18b
- Frontfläche des vierten Kühlerelements
- 19a-c
- Winkel
- 20
- Abdeckelement
- 20a, 20b
- erstes, zweites Abdeckelement
- 21a-c
- erhabene Abschnitte
- 22
- Befestigungselement
- 23a-c
- unterer Abschnitt
- 24
- oberer Abschnitt
- 25a-c
- Verbindungsabschnitt
- 26
- Ausnehmung
- 27a, 27a'
- erstes Anschlusselement
- 27b
- zweites Anschlusselement
- 28
- Oberseite der Elektronikbauelemente
- 29
- Oberseite des Abdeckelements
- 30
- Seitenfläche des Abdeckelements
- 31, 31a
- erster Bereich
- 31b
- dritter Bereich
- 32
- Aufnahmebereich
- 33
- Seitenwandung
- 34a, 34a'
- Kabelführung
- 35
- Aussparung
- 36, 36a
- zweiter Bereich
- 36b
- vierter Bereich
- 37
- Gewindeelement
- 38a, 38b
- erste, zweite Aussparung
- 39
- Verbindungselement
- 40
- Pfeil, Transportrichtung Kühlmedium
- 41
- Pfeil, Vorzugsrichtung der Wärmeabgabe
- 42
- wärmeleitendes Material
- 43
- EMV-Abschirmung
- Z
- Höhenachse
- Z1
- Richtung nach oben
- Z2
- Richtung nach unten
- X
- Längenachse
- X1
- Richtung nach vorne
- X2
- Richtung nach hinten
- Y
- Breitenachse
- Y1
- Richtung nach rechts
- Y2
- Richtung nach links