DE102022109978B3

DE102022109978B3 - Vorrichtung zum Kühlen einer Elektronikkomponente eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022109978B3
Application number: DE102022109978.4A
Authority: DE
Inventors: Josef Paleczek
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-04-26
Filing date: 2022-04-26
Publication date: 2023-06-29
Anticipated expiration: 2042-04-27

Abstract

Vorrichtung (100) zum Kühlen einer Elektronikkomponente (102) eines Kraftfahrzeugs (104) und Kraftfahrzeug (104), wobei die Vorrichtung (100) eine Drucklufterzeugungseinrichtung (106) und eine Druckluftzuführung (108) umfasst, wobei die Drucklufterzeugungseinrichtung (106) ausgebildet ist, Druckluft (112) bereitzustellen, wobei die Vorrichtung (100) eine Hutze (110) umfasst, wobei die Hutze (110) eine Oberfläche (114) aufweist, wobei die Oberfläche (114) wenigstens abschnittweise mit einer Außenfläche (116) der Elektronikkomponente (102) oder einer Außenfläche (116) eines Gehäuses (118) der Elektronikkomponente (102) korrespondierend ausgebildet ist, wobei an der Oberfläche (114) wenigstens ein Luftspalt (122) angeordnet ist, wobei der Luftspalt (122) zur Oberfläche (114) hin offen ist, wobei die Druckluftzuführung (108) ausgebildet ist, die Druckluft (112) von der Drucklufterzeugungseinrichtung (106) zum Luftspalt (122) zu leiten und/oder wobei die Vorrichtung (100) einen Kanal umfasst, der im Gehäuse (118) angeordnet ist, wobei die Druckluftzuführung (108) ausgebildet ist, die Druckluft (112) von der Drucklufterzeugungseinrichtung (106) zum Kanal zu leiten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen einer Elektronikkomponente eines Kraftfahrzeugs und ein Kraftfahrzeug.
DE 10 2017 002 601 A1 betrifft bereits eine Vorrichtung zum Kühlen einer Elektronikkomponente gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.
DE 20 2014 104 445 U1 offenbart ein elektronisches Steuergerät in einem Kraftfahrzeug. Ein Schutzgehäuse weist einen durch eine Anzahl von Gehäusewandungen begrenzten Aufnahmeraum auf. Innerhalb des Aufnahmeraums ist ein elektronisches Steuergerät untergebracht. Durch einen Luftströmungskanal ist Kühlluft führbar. Innerhalb des Luftströmungskanals ist das Schutzgehäuse angeordnet. in einer der Gehäusewandungen des Schutzgehäuses ist ein Kühlkörper angeordnet, der sich abschnittsweise nach außen in den Luftströmungskanal erstreckt und mit der Kühlluft beaufschlagbar ist.
JP 2003- 209 384 A offenbart eine Kühleinrichtung eines elektronischen Geräts, die in einem Maschinenraum eines Fahrzeugs angeordnet ist. Die Kühleinrichtung kühlt eine elektronische Einheit, die elektrische Komponenten aufnimmt. Die Kühleinrichtung weist ein Gehäuse auf, das elektrische Komponenten des elektronischen Geräts in dem Zustand aufnimmt, in dem die Komponenten nicht in Kontakt mit einer inneren Oberfläche des Gehäuses sind. Eine Fülleinrichtung ist zum Füllen des inneren des Gehäuses mit Luft eines Fahrzeugraums vorgesehen.
DE 10 2020 130 592 B3 betrifft ein Dach für einen Personenkraftwagen. Das Dach weist eine Kühleinrichtung für das Sensormodul auf, die eine Drucklufteinrichtung umfasst, mittels der Druckluft auf das Sensormodul applizierbar ist.
JP H09- 321 474 A offenbart eine Kühlstruktur, in der eine Luftschicht zwischen einer Umfangswand außerhalb eines Gehäuses einer elektronischen Einheit und einer Umfangswand innerhalb davon gebildet wird. Eine Luftzufuhröffnung und eine Auslassöffnung sind in der Umfangswand vorgesehen. Eine elektronische Einheit ist mit einer Wärmeerzeugungsquelle in der Umfangswand vorgesehen. Die elektronische Einheit wird durch eine gekühlte Luft gekühlt,
DE 10 2010 030 583 B4 offenbart eine Kühlung eines Stromrichters, wobei der Stromrichter ein Gehäuse aufweist, in welches Druckluft über eine Düse eingeblasen wird.
Durch die Vorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 1 wird eine demgegenüber verbesserte Kühlung erzielt.
Die Vorrichtung umfasst eine Drucklufterzeugungseinrichtung und eine Druckluftzuführung, wobei die Drucklufterzeugungseinrichtung ausgebildet ist, Druckluft bereitzustellen, wobei die Vorrichtung eine Hutze umfasst, wobei die Hutze eine Oberfläche aufweist, wobei die Oberfläche wenigstens abschnittweise mit einer Außenfläche der Elektronikkomponente oder einer Außenfläche eines Gehäuses der Elektronikkomponente korrespondierend ausgebildet ist, wobei an der Oberfläche wenigstens ein Luftspalt angeordnet ist, wobei der Luftspalt zur Oberfläche hin offen ist, wobei die Druckluftzuführung ausgebildet ist, die Druckluft von der Drucklufterzeugungseinrichtung zum Luftspalt zu leiten und/oder wobei die Vorrichtung einen Kanal umfasst, der im Gehäuse angeordnet ist, wobei die Druckluftzuführung ausgebildet ist, die Druckluft von der Drucklufterzeugungseinrichtung zum Kanal zu leiten. Die Hutze bzw. der Kanal verbessert die Kühlung, da der Luftstrom flächig und nah über die zu kühlende Komponente geführt wird. Die Druckluftzuführung umfasst eine Druckluftleitung.
Die Drucklufterzeugungseinrichtung umfasst vorzugsweise einen Luftfederkompressor des Kraftfahrzeugs, der ausgebildet ist Druckluft für wenigstens einen Luftfederbalg des Kraftfahrzeugs zu erzeugen, wobei die Druckluftzuführung ausgebildet ist, einen Rückstrom von Druckluft aus dem Luftfederbalg zum Luftspalt zu leiten. Dadurch ist kein zusätzlicher Kompressor zur Erzeugung der Druckluft nötig.
In oder an der Druckluftleitung ist vorteilhafterweise insbesondere an einem der Hutze zugewandten Ende der Druckluftleitung eine Düse angeordnet. Durch eine Gasentspannung an der Düse wird der Kühleffekt verstärkt.
Die Druckluftleitung ist vorzugsweise in einen elektrischen Kabelstrang des Kraftfahrzeugs integriert, insbesondere in einen Teil des Kabelstrangs, der wenigstens einen elektrischen Leiter zum Anschluss der Elektronikkomponente umfasst. Dadurch ist die Montage stark vereinfacht möglich.
An der Hutze sind vorzugsweise Stege angeordnet, die den wenigstens einen Luftspalt bilden. Die Stege halten einen Mindestabstand zwischen Hutze und Außenfläche. Dadurch wird der Luftspalt gewährleistet.
Vorzugsweise ist zwischen dem Kanal und der Elektronikkomponente ein Wärmeleitmittel, insbesondere eine Wärmeleitfolie, angeordnet.
Das Kraftfahrzeug umfasst die Vorrichtung und die Elektronikkomponente. Die Oberfläche der Hutze ist korrespondierend zur Außenfläche der Elektronikkomponente oder zur Außenfläche des Gehäuses der Elektronikkomponente ausgebildet und diese zumindest teilweise umgebend angeordnet, wobei sich der wenigstens eine Luftspalt von dem der Hutze zugewandten Ende der Druckluftleitung oder von der Düse bis zu einem Luftaustritt erstreckt.
Vorzugsweise ist der Luftspalt wenigstens abschnittsweise von der Außenfläche verschlossen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der folgenden Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar. In der Zeichnung zeigt die

1 eine erste Ausführung einer Vorrichtung zum Kühlen einer Elektronikkomponente,
2 eine zweite Ausführung einer Vorrichtung zum Kühlen der Elektronikkomponente.

In 1 ist eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zum Kühlen einer Elektronikkomponente 102 eines Kraftfahrzeugs 104 und das Kraftfahrzeug 104 schematisch dargestellt.
Das Kraftfahrzeug 104 umfasst die Vorrichtung 100 und die Elektronikkomponente 102.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine Drucklufterzeugungseinrichtung 106, eine Druckluftzuführung 108 und eine Hutze 110. Die Hutze 110 ist beispielsweise aus Kunststoff.
Die Drucklufterzeugungseinrichtung 106 ist ausgebildet, Druckluft 112 bereitzustellen.
Die Hutze 110 weist eine Oberfläche 114 auf. Die Oberfläche 114 ist wenigstens abschnittweise mit einer Außenfläche 116 der Elektronikkomponente 102 oder einer Außenfläche 116 eines Gehäuses 118 der Elektronikkomponente 102 korrespondierend ausgebildet. Die Oberfläche 114 der Hutze 110 ist im Beispiel korrespondierend zur Außenfläche 116 des Gehäuses 118 der Elektronikkomponente 102 ausgebildet. Die Hutze 110 umgibt die Außenfläche 116 zumindest teilweise. Der Luftspalt 122 ist wenigstens abschnittsweise von der Außenfläche 116 verschlossen. Das Gehäuse 118 verkleidet die Elektronikkomponente 102 beispielsweise ringsum.
Die Elektronikkomponente 102 kann Teil eines Steuergeräts insbesondere eine Komponente einer Leistungselektronik sein. Das Gehäuse 118 kann die Außenhülle des Steuergeräts sein. Die Wärmeabfuhr wird durch diese Kühlung insbesondere dann verbessert, wenn das Steuergerät im Kraftfahrzeug 104 durch heiße Luft von einem Motorraum des Kraftfahrzeugs 104 umströmt wird.
Sofern die Hutze 110 korrespondierend zur Außenfläche der Elektronikkomponente 102 angeordnet ist, umgibt die Hutze 110 diese zumindest teilweise und entsprechend ihrer Form nach korrespondierend, wobei die Außenfläche der Elektronikkomponente 102 den Luftspalt 122 wenigstens abschnittsweise verschließt. Im Gehäuse 118 sind in diesem Fall beispielsweise interne Kanäle vorgesehen, welche gezielt die Elektronikkomponente 102 anfahren.
An der Hutze 110 sind Stege 120 angeordnet, die wenigstens einen Luftspalt 122 bilden. Die Stege 120 halten zwischen sich den wenigstens einen Luftspalt 122 frei. An der Oberfläche 114 der Hutze 110 ist wenigstens ein Luftspalt 122 angeordnet. Im Beispiel sind mehrere Luftspalte 122 angeordnet. Der Luftspalt 122 ist zur Oberfläche 114 hin offen. Das bedeutet, die Luft im Luftspalt 122 ist in direktem Kontakt zur Außenfläche 116.
Die Druckluftzuführung 108 ist ausgebildet, die Druckluft 112 von der Drucklufterzeugungseinrichtung 106 zum Luftspalt 122 zu leiten.
Die Drucklufterzeugungseinrichtung 106 kann einen Kompressor oder einen Luftbalg umfassen. In dem in 1 dargestellten Beispiel umfasst die Drucklufterzeugungseinrichtung 106 einen Luftfederkompressor 124 des Kraftfahrzeugs 104. Der Luftfederkompressor 124 ist ausgebildet, Druckluft 112 für wenigstens einen Luftfederbalg 126 des Kraftfahrzeugs 104 zu erzeugen. Die Druckluft ist ein Resultat des Rückstroms das zur Kühlung herangezogen wird. Ein zusätzlicher Kompressor kann somit entfallen.
Die Druckluftzuführung 108 ist ausgebildet, einen Rückstrom von Druckluft 112 aus dem Luftfederbalg 126 zum Luftspalt 122 zu leiten. Die Druckluft 112 bewegt sich im Beispiel zwischen der Hutze 110 und dem Gehäuse 118. Die Hutze zwingt die Druckluft flächig und nah über die Gehäuseoberfläche zu streichen. Dadurch wir eine bessere kühlende Wirkung erreicht, als dies z.B. beim Anströmen ohne Hutze der Fall wäre.
Die Druckluftzuführung 108 umfasst eine Druckluftleitung 128. An der Druckluftleitung 128 ist im Beispiel an einem der Hutze 110 zugewandten Ende 130 der Druckluftleitung 128 eine Düse 132 angeordnet. Die Düse 132 kann auch in der Druckluftleitung 128 angeordnet sein. Die Düse verstärkt die Kühlwirkung da durch Gasentspannung eine Abkühlung entsteht.
Der wenigstens eine Luftspalt 122 erstreckt sich von dem der Hutze 110 zugewandten Ende 130 der Druckluftleitung 128 oder von der Düse 132 bis zu einem Luftaustritt 134.
Die Druckluftleitung 128 ist im Beispiel in einen elektrischen Kabelstrang 136 des Kraftfahrzeugs 104 integriert. Die Druckluftleitung 128 ist insbesondere in einen Teil des Kabelstrangs 136 integriert, der wenigstens einen elektrischen Leiter 138 zum Anschluss der Elektronikkomponente 102 umfasst.
In 2 ist eine zweite Ausführung der Vorrichtung 100 dargestellt.
Die Vorrichtung 100 umfasst wenigstens einen Kanal 202, der im Gehäuse 118 angeordnet ist. Die Druckluftzuführung 128 ist ausgebildet, die Druckluft 112 von der Drucklufterzeugungseinrichtung 106 zum wenigstens einen Kanal 202 zu leiten. Im Beispiel ist die Düse 132 am Eingang des wenigstens einen Kanals 202 angeordnet.
Es kann vorgesehen sein, dass zwischen dem wenigstens einen Kanal 202 und wenigstens einer Elektronikkomponente 102 ein Wärmeleitmittel 204, insbesondere eine Wärmeleitfolie, angeordnet ist. Im Beispiel ist zwischen einem Kanal 202 und zwei Elektronikkomponenten 102 je ein Wärmeleitmittel 204 angeordnet. Der wenigstens eine Kanal 202 ist in einem Beispiel im Gehäuse geschlossen. Der wenigstens eine Kanal 202 ist in einem Beispiel beispielsweise an wenigstens einer Stelle im Gehäuse 118 geöffnet.
Der wenigstens eine Kanal 202 wird z.B. anstelle einer Hutze vorgesehen. Es kann vorgesehen sein, Kanäle 202 zur Leitung von Kühlluft zu verwenden. Es kann vorgesehen sein, die Kanäle 202 bei einer Fertigung in das Gehäuse 118 einzubringen. Es kann vorgesehen sein, die Kanäle 202 so in das Gehäuse 118 einzubringen, dass die Kühlluft an eine entsprechende Stelle einer Elektronikkomponente 102 geleitet wird.

Claims

Vorrichtung (100) zum Kühlen einer Elektronikkomponente (102) eines Kraftfahrzeugs (104), wobei die Vorrichtung (100) eine Drucklufterzeugungseinrichtung (106) und eine Druckluftzuführung (108) umfasst, wobei die Drucklufterzeugungseinrichtung (106) ausgebildet ist, Druckluft (112) bereitzustellen, wobei die Vorrichtung (100) eine Hutze (110) umfasst, wobei die Hutze (110) eine Oberfläche (114) aufweist, wobei die Oberfläche (114) wenigstens abschnittweise mit einer Außenfläche (116) der Elektronikkomponente (102) oder einer Außenfläche (116) eines Gehäuses (118) der Elektronikkomponente (102) korrespondierend ausgebildet ist, wobei an der Oberfläche (114) wenigstens ein Luftspalt (122) angeordnet ist, wobei der Luftspalt (122) zur Oberfläche (114) hin offen ist, wobei die Druckluftzuführung (108) ausgebildet ist, die Druckluft (112) von der Drucklufterzeugungseinrichtung (106) zum Luftspalt (122) zu leiten und/oder wobei die Vorrichtung (100) einen Kanal (202) umfasst, der im Gehäuse (118) angeordnet ist, wobei die Druckluftzuführung (108) ausgebildet ist, die Druckluft (112) von der Drucklufterzeugungseinrichtung (106) zum Kanal (202) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftzuführung (108) eine Druckluftleitung (128) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucklufterzeugungseinrichtung (106) einen Luftfederkompressor (124) des Kraftfahrzeugs (104) umfasst, der ausgebildet ist Druckluft (112) für wenigstens einen Luftfederbalg (126) des Kraftfahrzeugs (104) zu erzeugen, wobei die Druckluftzuführung (108) ausgebildet ist, einen Rückstrom von Druckluft (112) aus dem Luftfederbalg (126) zum Luftspalt (122) zu leiten.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Druckluftleitung (128) insbesondere an einem der Hutze (110) zugewandten Ende (130) der Druckluftleitung (128) eine Düse (132) angeordnet ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftleitung (128) in einen elektrischen Kabelstrang (136) des Kraftfahrzeugs (104) integriert ist, insbesondere in einen Teil des Kabelstrangs (136) der wenigstens einen elektrischen Leiter (138) zum Anschluss der Elektronikkomponente (102) umfasst.
Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Hutze (110) Stege (120) angeordnet sind, die den wenigstens einen Luftspalt (122) bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kanal (202) und der Elektronikkomponente (102) ein Wärmeleitmittel (204), insbesondere eine Wärmeleitfolie, angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (104) dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und die Elektronikkomponente (102) umfasst, wobei die Oberfläche (114) der Hutze (110) korrespondierend zur Außenfläche (116) der Elektronikkomponente (102) oder zur Außenfläche (116) des Gehäuses (118) der Elektronikkomponente (102) ausgebildet und diese zumindest teilweise umgebend angeordnet ist, wobei sich der wenigstens eine Luftspalt (122) von dem der Hutze (110) zugewandten Ende (130) der Druckluftleitung (128) oder von der Düse (132) bis zu einem Luftaustritt (134) erstreckt.
Kraftfahrzeug (104) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (122) wenigstens abschnittsweise von der Außenfläche (116) verschlossen ist.