DE102020216390A1

DE102020216390A1 - Steuermodul für ein Fahrzeug mit mindestens einem Elektromotor

Info

Publication number: DE102020216390A1
Application number: DE102020216390.1A
Authority: DE
Inventors: Alexander Wenk; Peter Schroll; Karl Maron; Simon Kim; Yvonne Wiegand
Original assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-06-23
Also published as: WO2022135939A1; CN116671265A; US20230337403A1

Abstract

Steuermodul für ein Fahrzeug mit mindestens einem Elektromotor und einem Getriebe, wobei das Steuermodul ein Gehäuse (11, 12) zur Aufnahme einer Getriebesteuerelektronik (5) und einer Umrichterelektronik (1) zur Steuerung eines Elektromotors, und einen Kühlkörper (3) aufweist, wobei das Gehäuse (11, 12) ein Gehäuseoberteil (11) und ein Gehäuseunterteil (12) umfasst, wobei der Kühlkörper (3) zwischen dem Gehäuseoberteil (11) und dem Gehäuseunterteil (12) derart angeordnet ist, dass der Kühlkörper (3) ein Teil des Gehäuses (11, 3, 12) bildet, dass die Getriebesteuerelektronik (5) von einer Kunststoffumhüllung (16) umgeben ist, und die Getriebesteuerelektronik (5) und die Kunststoffumhüllung (16) das Gehäuseoberteil (11) bilden, dass der Kühlkörper (3) einen er-höhten umlaufenden Rand (3.1) aufweist, wobei auf dem Rand (3.1) des Kühl-körpers (3) das Gehäuseoberteil (11) mit einem erhöhten umlaufenden Rand (16.1) der Kunststoffumhüllung (16) derart angeordnet ist, dass das Gehäuse-oberteil (11) und der Kühlkörper (3) einen mediendichten Hohlraum (9) zur Aufnahme der Umrichterelektronik (1) bilden, wobei die Umrichterelektronik (1) thermisch leitfähig mit dem Kühlkörper (3) verbunden ist, und wobei das Gehäuseoberteil (11) derart thermisch leitfähig mit dem Kühlkörper (3) verbunden ist, dass ein Wärmetransport (10) von der Getriebesteuerelektronik (5) an den Rand (3.1) des Kühlkörpers (3) stattfindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuermodul für ein Fahrzeug mit mindestens einem Elektromotor und einem Getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Elektromobilität bedeutet insbesondere die Nutzung von Elektroautos. Diese werden ganz oder teilweise elektrisch angetrieben, führen einen Energiespeicher mit sich und beziehen ihre Energie überwiegend aus dem Stromnetz.
Hybrid-Fahrzeuge kombinieren zwei Antriebstechniken. Kürzere Strecken können in der Regel elektrisch zurückgelegt werden, mit ihrem Verbrennungsmotor schaffen sie aber auch Langstrecken problemlos. Hybrid-Autos, die auch an der Steckdose geladen werden können, bezeichnet man als Plug-in-Hybride. Hybrid-Fahrzeuge gelten als Brückentechnologie, bis Autos vollständig mit Strom angetrieben werden.
Die Fahrzeuge sind in der Regel mit einem Getriebe versehen, welches dazu ausgelegt ist, mittels Drehmomentübertragungskupplungen Drehmoment zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Getriebes zu übertragen.
Der Betrieb des Getriebes wird durch ein Getriebesteuergerät gesteuert. Eine weitere zentrale Komponente des elektrischen Antriebsstrangs in Hybrid- und Elektrofahrzeugen ist die Leistungselektronik. Ihr obliegt insbesondere die Ansteuerung der elektrischen Maschine, die Kommunikation mit der Fahrzeugsteuerung sowie die Diagnose des Antriebs.
Die Leistungselektronik umfasst in der Regel ein elektronisches Steuergerät, einen Inverter und einen DC/DC-Wandler. Das Steuergerät stellt die Schaltzentrale der Leistungselektronik dar. Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler oder Inverter wandeln den Gleichstrom der Batterie in Wechselstrom für den Antrieb des elektrischen Motors um. Der Elektromotor wandelt elektrische schließlich in mechanische Energie um. Zum Aufladen der Batterie wird dieser Vorgang umgekehrt. Zu den weiteren zentralen Komponenten eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs gehört der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, auch Konverter oder auch Umrichter genannt. Er wandelt die hohe Batteriespannung, von 100-400 Volt oder darüber, in die deutlich niedrigere Betriebsspannung, von 12 oder 48 Volt, für elektronische Bauteile um.
Die DE 10 2013 222 599 A1 beschreibt ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor, wobei ein Getriebesteuermodul neben dem Getriebe auch den Elektromotor, den Inverter und den DC-DC-Wandler steuert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kompaktes Steuermodul für ein Fahrzeug mit mindestens einem Elektromotor und einem Getriebe zu schaffen, wodurch die Anzahl der einzelnen Teile des Steuermoduls gering gehalten werden kann und wobei durch den effizienten Abtransport der durch die Elektronik entstehenden Wärme auf teure, verlustärmere Bauelemente verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Steuermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Steuermodul umfasst ein Gehäuse ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil, wobei ein Kühlkörper zwischen dem Gehäuseoberteil und dem Gehäuseunterteil derart angeordnet ist, dass der Kühlkörper einen Teil des Gehäuses bildet.
Die Getriebesteuerelektronik ist von einer Kunststoffumhüllung umgeben, wobei die Getriebesteuerelektronik und die Kunststoffumhüllung das Gehäuseoberteil bilden. In der Regel weist die Getriebesteuerelektronik eine Leiterplatte mit darauf angeordneten elektronischen Bauteilen auf, wobei die Kunststoffumhüllung insbesondere die elektronischen Bauteile vor äußeren Einflüssen wie beispielsweis aggressiven Dämpfen oder Getriebeöl schützt.
Der Kühlkörper, beispielsweise aus Aluminium, weist einen erhöhten umlaufenden Rand auf, wobei auf diesem Rand des Kühlkörpers das Gehäuseoberteil mit einem erhöhten umlaufenden Rand der Kunststoffumhüllung derart angeordnet ist, dass das Gehäuseoberteil und der Kühlkörper einen mediendichten Hohlraum zur Aufnahme der Umrichterelektronik bilden, wobei die Umrichterelektronik wiederum thermisch leitfähig mit dem Kühlkörper verbunden ist.
Das Gehäuseoberteil aus Getriebesteuerelektronik und Kunststoffumhüllung ist derart thermisch leitfähig mit dem Kühlkörper verbunden, dass ein Wärmetransport von der Getriebesteuerelektronik an den Rand des Kühlkörpers und damit an den Kühlkörper selbst stattfindet.
Dadurch ist ein kompaktes Steuermodul für einen Inverter und ein Getriebe mit einer gemeinsamen, effizienten Kühlvorrichtung geschaffen, das sowohl als attached-to als auch als standalone Steuermodul in einem Fahrzeug einsetzbar ist.
In einer Ausführungsform sind das Gehäuseoberteil und der Kühlkörper mittels mindestens eines, beispielsweise kraftschlüssig wirkenden Verbindungsmittels mechanisch und thermisch leitend miteinander verbunden, wobei das Verbindungsmittel jeweils mit einer entsprechenden Aufnahme im Rand des Kühlkörpers in Eingriff ist. Ein Verbindungsmittel kann insbesondere ein stiftartiges Verbindungsmittel sein, beispielweise ein Niet oder eine Schraube.
In einer weiteren Ausführungsform ist jedes Verbindungsmittel durch eine im Rand der Kunststoffumhüllung derart angeordnete, thermisch leitfähige Verbindungsbuchse geführt, dass der Wärmetransport von der Getriebesteuerelektronik an den Rand des Kühlkörpers zumindest über die Verbindungsbuchsen stattfindet. Das Material einer Verbindungsbuchse kann zum Beispiel Aluminium sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindungsbuchse durch eine entsprechende Bohrung im Gehäuseoberteil aus Getriebesteuerelektronik und Kunststoffumhüllung unter Ausbildung eines thermisch leitenden Kontakts mit der Getriebesteuerelektronik geführt. Für den Fall, dass die Bohrung nur in der Kunststoffumhüllung angeordnet ist, findet der Wärmetransport von der Getriebesteuerelektronik indirekt über die Kunststoffumhüllung und der darin angeordneten Verbindungsbuchse zum Rand des Kühlkörpers statt. Ein besserer Wärmetransport ist dann gegeben, wenn die Bohrung sowohl durch die Getriebe-steuerelektronik als auch durch die Kunststoffumhüllung ragt.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Getriebesteuerelektronik eine Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen. Dabei sind die elektronischen Bauteile entweder auf der der Umrichterelektronik abgewandten Seite der Leiterplatte, oder auf der der Umrichterelektronik zugewandten Seite der Leiterplatte, oder auf beiden Seiten der Leiterplatte angeordnet. In allen genannten Fällen ist hauptsächlich lediglich die der Umrichterelektronik abgewandte Seite der Getriebesteuerelektronik, quasi einen Gehäusedeckel bildend, mit der Kunststoffumhüllung umhüllt, wobei auch insbesondere zumindest der seitliche Rand der Getriebesteuerelektronik , insbesondere vom Rand der Kunststoffumhüllung, umhüllt sein kann, was zur besseren Haftung der Kunststoffumhüllung auf der Getriebesteuerelektronik führt. Es könnte aber auch die der Umrichterelektronik zugewandten Seite der Leiterplatte zumindest teilweise zusätzlich mit einer Kunststoffumhüllung umhüllt sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist im erhöhten Rand der Kunststoffumhüllung des Gehäuseoberteils, insbesondere zwischen der Getriebesteuerelektronik und der Umrichterelektronik, eine flächige Abschirmung angeordnet. Diese Abschirmung dient vor allem dazu, eine gegenseitige schädliche elektromagnetische Wechselwirkung zwischen der Umrichterelektronik und der Getriebesteuerelektronik zu reduzieren beziehungsweise zu vermeiden. Zusätzlich zur Reduzierung der EMI zwischen der Umrichterelektronik und der Getriebesteuerelektronik dient die Abschirmung insbesondere auch zur Reduzierung beziehungsweise Vermeidung der thermischen Wechselwirkung, insbesondere gegenseitigen Erwärmung, zwischen der Umrichterelektronik und der Getriebesteuerelektronik. Dabei wird die von den Elektroniken abgestrahlte Wärme über die Abschirmung an das Gehäuseoberteil, aus Getriebesteuerelektronik und Kunststoffumhüllung, und vom Gehäuseoberteil an den Rand des Kühlkörpers geleitet. Beispielsweise kann dabei eine flächige Abschirmung, insbesondere ein Stahlblech oder ein anderes metallisches Blech zumindest an zwei gegenüberliegenden Kantenlängen der Abschirmung das Gehäuseoberteil kontaktierend, angeordnet sein. Die mechanische Verbindung der Abschirmung mit dem Gehäuseoberteil kann im Wesentlichen kraft- oder formschlüssig ausgeführt sein.
Die Abschirmung könnte auch aus einem Verbundaufbau aus Kunststoff und einer speziellen EMI Schutzfolie bestehen. Alternativ könnte die Abschirmung auch am Kühlkörper angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Kunststoffumhüllung aus Duroplast oder aus Thermoplast, wobei die Kunststoffumhüllung insbesondere zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit mit wenigstens einem anorganischen Füllstoff, wie beispielsweise Aluminiumoxid, versehen sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist die thermisch leitfähige Verbindung zwischen der Umrichterelektronik und dem Kühlkörper mittels eines Wärmeleitmaterials bewerkstelligt.
Je nach Menge der abzuführenden Wärme und insbesondere je nach Größe der Kontaktfläche der am Wärmeübertrag beteiligten Teile können zum Beispiel standardmäßige, silikonbasierte Wärmeleitpasten oder Hochleistungs-Wärmeleitpasten oder auch Wärmeleitkleber mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit zur Anwendung kommen.
In den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht eines Steuermoduls,
2 eine weitere Schnittansicht eines Steuermoduls,
3 eine alternative Schnittansicht eines Steuermoduls,
4 ein Steuermodulgehäuse in 3D-Darstellung.

1 zeigt ein Steuermodul für ein Fahrzeug, das mindestens einen Elektromotor und ein Getriebe aufweist, beispielsweise ein Elektroauto oder ein Hybrid-Fahrzeug. Das Steuermodul weist ein Gehäuse 11, 12 zur Aufnahme einer Getriebesteuerelektronik 5 zur Steuerung des Getriebes und einer Umrichterelektronik 1 zur Steuerung eines Elektromotors auf. Zusätzlich weist das Steuermodul einen Kühlkörper 3 auf, um die von den Elektroniken 1, 5 erzeugte Wärme über eine Kühlflüssigkeit abzutransportieren. Das Gehäuse 11, 12 umfasst im Wesentlichen ein Gehäuseoberteil 11 und ein Gehäuseunterteil 12, wobei die Getriebesteuerelektronik 5 von einer Kunststoffumhüllung 16 mit einem erhöhten umlaufenden Rand 16.1 umgeben ist, und die Getriebesteuerelektronik 5 und die Kunststoffumhüllung 16 das Gehäuseoberteil 11 bilden.
Der Kühlkörper 3 ist so zwischen dem Gehäuseoberteil 11 und dem Gehäuseunterteil 12 angeordnet, dass der Kühlkörper 3 ein Teil des Gehäuses 3, 11, 12 bildet.
Der Kühlkörper 3 weist einen erhöhten umlaufenden Rand 3.1 auf, wobei auf dem Rand 3.1 des Kühlkörpers 3 das Gehäuseoberteil 11 mit einem erhöhten umlaufenden Rand 16.1 der Kunststoffumhüllung 16 derart angeordnet ist, dass das Gehäuseoberteil 11 und der Kühlkörper 3 einen mediendichten Hohlraum 9 zur Aufnahme der Umrichterelektronik 1 bilden, und wodurch die Umrichterelektronik 1 thermisch leitfähig, insbesondere mittels eines Wärmeleitmaterials 2 mit dem Kühlkörper 3 verbunden ist.
Die Umrichterelektronik 1 umfasst eine Leiterplatte und darauf angeordnete elektronische Bauelemente 1.1. Die elektronischen Bauelemente 1.1 sind hier sowohl auf der dem Gehäuseoberteil 11 zugewandten Oberseite der Leiterplatte der Umrichterelektronik 1 als auch auf deren Unterseite angebracht, wobei hier an der Unterseite die elektronischen Bauelemente 1.1 im Mittenbereich der Leiterplatte, in der Nähe eines Kühlflüssigkeitskanals 4 des Kühlkörpers, angeordnet sind. Dadurch, dass die Leiterplatte der Umrichterelektronik 1 beidseitig bestückt ist, weist der Kühlkörper 3 in Richtung seines Randes 3.1 umlaufend eine Stufe 3.2 auf, auf der der bauelementfreie Teil der Unterseite der Umrichterelektronik 1 aufliegt. Ein Wärmeleitmaterial 2 zwischen der Stufe 3.2 des Kühlkörpers 3 und der Umrichterelektronik 1 sorgt für einen guten Wärmetransport 10 von der Umrichterelektronik 1 zum Kühlkörper 3. Bei der Verwendung eines Wärmeleitklebers 2 kann eine extra mechanische Verbindung zwischen der Umrichterelektronik 1 zum Kühlkörper 3 entfallen.
In 1 ist die Höhe der Stufe 3.2 insbesondere der Höhe der an der Unterseite der Umrichterelektronik 1 angeordnete elektronischen Bauelemente 1.1 angepasst, sodass hier die Bauelemente 1.1 mittels des Wärmeleitmaterials 2 thermisch leitfähig mit dem Kühlkörper 3 direkt verbunden sind.
Bei diesen an der Unterseite der Umrichterlektronik 1 angeordneten elektronischen Bauelementen 1.1 findet somit der Wärmetransport 10 zum Kühlkörper 3 sowohl indirekt über die Leiterplatte der Umrichterlektronik 1 als auch von den Bauelementen 1.1 direkt statt. Insbesondere können hier an der Leiterplatte daher elektronische Bauelemente 1.1, die besonders viel Wärme erzeugen, bestückt sein. Zusätzlich kann zu einer weiteren Erhöhung des Wärmetransports 10 an den Kühlkörper 3 statt eines standardmäßigen Wärmeleitmaterials 2 ein zwar teureres , aber besseres Hochleistung-Wärmeleitmaterial Anwendung finden.
Das Gehäuseoberteil 11 und der Kühlkörper 3 sind mittels mindestens eines Verbindungsmittels 8 thermisch leitend und mechanisch, insbesondere kraftschlüssig, miteinander verbunden, wobei das Verbindungsmittel 8 jeweils mit einer entsprechenden Aufnahme 3.3 im Rand 3.1 des Kühlkörpers 3 in Eingriff ist. In 1 ist hier eine Schraube 8 in ein entsprechendes Gewinde 3.3 im Kühlkörper 3 gedreht. An Stelle einer Schraube könnte beispielsweise auch ein Niet verwendet werden.
Zwischen Gehäuseoberteil 11 und Kühlkörper 3 ist hier zur Erhöhung der Dichtwirkung eine umlaufende Dichtung 7 angeordnet. Diese Dichtung 7 kann beispielsweise als Einlegedichtung oder auch Klebedichtung ausgeführt sein.
Das Verbindungsmittel 8 ist hier durch eine im Rand 16.1 der Kunststoffumhüllung 16 angeordnete, thermisch leitfähige Verbindungsbuchse 6 geführt, sodass der Wärmetransport 10 von der Getriebesteuerelektronik 5 an den Rand 3.1 des Kühlkörpers 3 im Wesentlichen über die Verbindungsbuchse 6 stattfindet. In der Regel ist die Verbindungsbuchse 6 beim Umhüllprozess, insbesondere einem Spritzgussverfahren, der Getriebesteuerelektronik 5 mit Kunststoff, beispielsweise einem Duroplast oder einem Thermoplast, in einem entsprechenden Werkzeug eingelegt und wird mit umspritzt. Der Wärmetransport 10 kann so von der Getriebesteuerelektronik 5 indirekt über die Kunststoffumhüllung 16 und der darin angeordneten Verbindungsbuchse 6 zum Rand 3.1 des Kühlkörpers 3 stattfinden.
Die Getriebesteuerelektronik 5 weist eine Leiterplatte mit darauf angeordneten elektronischen Bauteilen 5.1 auf. Um einen verbesserten Wärmeabtransport 10 von der Leiterplatte der Getriebesteuerelektronik 5 zum Kühlkörper 3 zu erreichen, ist hier die Verbindungsbuchse 6 durch eine entsprechende Bohrung in der Leiterplatte der Getriebesteuerelektronik 5 geführt, wobei die Verbindungsbuchse 6 mit der Bohrung in der Leiterplatte in wärmeleitendem Kontakt steht.
Die elektronischen Bauteile 5.1 sind hier in 1 auf der der Umrichterelektronik 1 abgewandten Seite der Leiterplatte Getriebesteuerelektronik 5 angeordnet.
Das Gehäuseunterteil 12 kann an der dem Gehäuseoberteil 11 gegenüberliegenden Seite des Kühlkörpers 3 kraftschlüssig, beispielsweise, hier nicht gezeigt, mittels einer Schraube, oder stoffschlüssig mittels Schweißung oder Klebung befestigt sein und bildet insbesondere die Schnittstelle des Steuermoduls an ein nicht gezeigtes Getriebe.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Steuereinheit wie in 1, jedoch ist im erhöhten Rand 16.1 der Kunststoffumhüllung 16 des Gehäuseoberteils 11 zwischen der Getriebesteuerelektronik 5 und der Umrichterelektronik 1 eine Abschirmung 13 angeordnet. Alternativ könnte die Abschirmung 13 auch am Kühlkörper 3 angeordnet sein. Diese Abschirmung 13 dient zum einen dazu, eine gegenseitige, schädliche elektromagnetische Wechselwirkung (EMI = electromagnetic interference) zwischen der Umrichterelektronik 1 und der Getriebesteuerelektronik 5 zu reduzieren beziehungsweise zu vermeiden. Zusätzlich zur Reduzierung der EMI zwischen der Umrichterelektronik 1 und der Getriebesteuerelektronik 5 dient die Abschirmung 13 insbesondere auch zur Reduzierung beziehungsweise Vermeidung der thermischen Wechselwirkung, insbesondere gegenseitigen Erwärmung, zwischen der Umrichterelektronik 1 und der Getriebesteuerelektronik 5.
Dabei wird die Wärme von der Umrichterelektronik 1 beziehungsweise von der Getriebesteuerelektronik 5 über die Abschirmung 13 an den Rand 16.1 der Kunststoffumhüllung 16 und vom Rand 16.1 an den Rand 3.1 des Kühlkörpers 3 geleitet. Die flächige Abschirmung 13 kann als ein Stahlblech oder ein anderes metallisches Blech ausgeführt sein. Die Abschirmung 13 könnte aber auch aus einem Verbundaufbau aus Kunststoff und einer speziellen EMI Schutzfolie bestehen.
Diese Beschreibung zur Anordnung und zur Funktion der Abschirmung 13 trifft selbstverständlich auch auf die Alternative zu, dass die Abschirmung 13 anstatt am Gehäuseoberteil 11 am Kühlkörper 3 angeordnet ist.
3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Steuereinheit wie in 1, jedoch sind hier die elektronischen Bauteilen 5.1 auf der der Umrichterelektronik 1 zugewandten Seite der Getriebesteuerelektronik 5 angeordnet. Dies ermöglicht eine extrem flache Bauweise des Steuermoduls.
Es wäre auch möglich, dass die der Umrichterelektronik 1 zugewandte Seite der Getriebesteuerelektronik 5 zumindest teilweise mit einer Kunststoffumhüllung 16 umhüllt ist, was in 3 nicht dargestellt ist.
Es wäre auch denkbar, dass die elektronischen Bauteile 5.1 auf beiden Seiten der Getriebesteuerelektronik 5 angeordnet sind. Dies ermöglicht dann eine sehr kompakte Bauweise des Steuermoduls.
4 zeigt eine Außenansicht eines Steuermodulgehäuses mit einem Gehäuseoberteil 11 mit Kunststoffumhüllung 16, einem Kühlkörper 3 und einem Gehäuseunterteil 12, wobei der Kühlkörper 3 zwischen dem Gehäuseoberteil 11 und dem Gehäuseunterteil 12 angeordnet ist.
Das Gehäuseoberteil 11 und der Kühlkörper 3 sind mittels der Verbindungsmittel 8 miteinander verbunden, wobei ein Verbindungsmittel 8 jeweils durch eine Verbindungsbuchse 6 im erhöhten umlaufenden Rand 16.1 der Kunststoffumhüllung 16 geführt ist.
Der Wärmetransport findet so von der Getriebesteuerelektronik über die Kunststoffumhüllung 16 und der darin angeordneten Verbindungsbuchse 6 zum Rand 3.1 des Kühlkörpers 3 statt.
Die elektrischen Anschlüsse 17 der Getriebesteuerelektronik 5, insbesondere zum Austausch von Signalen und Versorgungsspannungen mit einer nicht gezeigten Umgebungselektronik, befinden sich hier auf der Oberseite des Gehäuseoberteils 11, könnten aber auch seitlich am Gehäuseoberteil 11 platziert sein.
Der elektrische Anschluss 14 für die Umrichterelektronik 1 ist hier am Gehäuseunterteil 12 angeordnet.
Der Kühlkörper 3 weist hier an seinen Längsseiten jeweils einen Kühlanschluss 15 auf.
Bezugszeichenliste

1: Umrichterelektronik
1.1: Elektronisches Bauelement der Umrichterelektronik
2: Wärmeleitmaterial
3: Kühlkörper
3.1: Rand des Kühlkörpers
3.2: Stufe des Kühlkörpers
3.3: Aufnahme für Verbindungsmittel
4: Kühlflüssigkeitskanal
5: Getriebesteuerelektronik
5.1: Elektronisches Bauelement der Getriebesteuerelektronik
6: Verbindungsbuchse
7: Dichtung
8: Verbindungsmittel
9: Hohlraum
10: Wärmetransport
11: Gehäuseoberteil
12: Gehäuseunterteil
13: Abschirmung
14: Elektrischer Anschluss Inverter
15: Kühlanschluss
16: Kunststoffumhüllung
16.1: Rand der Kunststoffumhüllung
17: Elektrischer Anschluss Getriebesteuerelektronik

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013222599 A1 [0007]

Claims

Steuermodul für ein Fahrzeug mit mindestens einem Elektromotor und einem Getriebe, wobei das Steuermodul ein Gehäuse (11, 12) zur Aufnahme einer Getriebesteuerelektronik (5) und einer Umrichterelektronik (1) zur Steuerung eines Elektromotors, und einen Kühlkörper (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11, 12) ein Gehäuseoberteil (11) und ein Gehäuseunterteil (12) umfasst, wobei der Kühlkörper (3) zwischen dem Gehäuseoberteil (11) und dem Gehäuseunterteil (12) derart angeordnet ist, dass der Kühlkörper (3) ein Teil des Gehäuses (11, 3, 12) bildet, dass die Getriebesteuerelektronik (5) von einer Kunststoffumhüllung (16) umgeben ist, und die Getriebesteuerelektronik (5) und die Kunststoffumhüllung (16) das Gehäuseoberteil (11) bilden, dass der Kühlkörper (3) einen erhöhten umlaufenden Rand (3.1) aufweist, wobei auf dem Rand (3.1) des Kühlkörpers (3) das Gehäuseoberteil (11) mit einem erhöhten umlaufenden Rand (16.1) der Kunststoffumhüllung (16) derart angeordnet ist, dass das Gehäuseoberteil (11) und der Kühlkörper (3) einen mediendichten Hohlraum (9) zur Aufnahme der Umrichterelektronik (1) bilden, wobei die Umrichterelektronik (1) thermisch leitfähig mit dem Kühlkörper (3) verbunden ist, und wobei das Gehäuseoberteil (11) derart thermisch leitfähig mit dem Kühlkörper (3) verbunden ist, dass ein Wärmetransport (10) von der Getriebesteuerelektronik (5) an den Rand (3.1) des Kühlkörpers (3) stattfindet.
Steuermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseoberteil (11) und der Kühlkörper (3) mittels mindestens eines Verbindungsmittels (8) thermisch leitend und mechanisch miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungsmittel (8) jeweils mit einer entsprechenden Aufnahme (3.3) im Rand (3.1) des Kühlkörpers (3) in Eingriff ist.
Steuermodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verbindungsmittels (8) eine Schraube oder ein Niet ist.
Steuermodul nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Verbindungsmittel (8) durch eine im Rand (16.1) der Kunststoffumhüllung (16) derart angeordnete, thermisch leitfähige Verbindungsbuchse (6) geführt ist, dass der Wärmetransport (10) von der Getriebesteuerelektronik (5) an den Rand (3.1) des Kühlkörpers (3) zumindest über die Verbindungsbuchse (6) stattfindet.
Steuermodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbuchse (6) durch eine entsprechende Bohrung im Gehäuseoberteil (11) aus Getriebesteuerelektronik (5) und Kunststoffumhüllung (16) unter Ausbildung eines thermisch leitenden Kontakts geführt ist.
Steuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuerelektronik (5) eine Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen (5.1) umfasst, und die elektronischen Bauteile (5.1) entweder auf der der Umrichterelektronik (1) abgewandten Seite der Leiterplatte der Getriebesteuerelektronik (5), oder auf der der Umrichterelektronik (1) zugewandten Seite der Leiterplatte, oder auf beiden Seiten der Leiterplatte angeordnet sind.
Steuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im erhöhten Rand (16.1) der Kunststoffumhüllung (16) des Gehäuseoberteils (11), zwischen der Getriebesteuerelektronik (5) und der Umrichterelektronik (1), eine flächige Abschirmung (13) angeordnet ist.
Steuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffumhüllung (16) aus Duroplast oder aus Thermoplast ist.
Steuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffumhüllung (16) zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit mit wenigstens einem anorganischen Füllstoff versehen ist.
Steuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch leitfähige Verbindung zwischen der Umrichterelektronik (1) und dem Kühlkörper (3) mittels eines Wärmeleitmaterials (2) bewerkstelligt ist.