DE112020007556T5

DE112020007556T5 - Steuergerät

Info

Publication number: DE112020007556T5
Application number: DE112020007556.7T
Authority: DE
Inventors: Chi-Chien Lin; Po-Chun Yen; Cheng-Fu Yau
Original assignee: A Data Technology Co Ltd
Current assignee: A Data Technology Co Ltd
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2024-04-25
Also published as: WO2022041098A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Steuergerät (U), das eine Wärmeableitbaugruppe (1), ein erstes Steuermodul (2), eine erste leitende Struktur (4), eine zweite leitende Struktur (5), eine Gehäusebaugruppe (7) und einen Kabelsatz (8) umfasst. Das erste Steuermodul (2) ist auf der Wärmeableitbaugruppe (1) angeordnet. Die erste leitende Struktur (4) ist auf dem ersten Steuermodul (2) angeordnet und mit dem ersten Steuermodul (2) elektrisch verbunden. Die zweite leitende Struktur (5) ist auf dem ersten Steuermodul (2) angeordnet und mit dem ersten Steuermodul (2) elektrisch verbunden. Die Gehäusebaugruppe (7) ist auf der Wärmeableitbaugruppe (1) angeordnet und deckt das erste Steuermodul (2), die erste leitende Struktur (4) und die zweite leitende Struktur (5) ab. Die Gehäusebaugruppe (7) umfasst eine Gehäusestruktur (71) und eine Abdeckstruktur (72). Die Gehäusestruktur (71) umfasst einen Gehäusekörper (710), ein erstes Kabelführungsloch (711B) und ein zweites Kabelführungsloch (712B). Der Kabelsatz (8) umfasst ein erstes Kabel (81), das durch das erste Kabelführungsloch (711B) hindurchgeführt und elektrisch mit der ersten leitenden Struktur (4) verbunden ist, und ein zweites Kabel (82), das durch das zweite Kabelführungsloch (712B) hindurchgeführt und elektrisch mit der zweiten leitenden Struktur (5) verbunden ist. Auf diese Weise erreicht die Erfindung den Effekt, dass der Einfluss von Flüssigkeiten aus der äußeren Umgebung auf das Steuergerät (U) vermieden wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere ein solches, das in Elektrofahrzeugen verwendbar ist.
Da Energieeinsparung und Kohlenstoffreduzierung zu einem globalen Thema geworden sind, stellen die Länder immer höhere Anforderungen an die Qualität und Leistung umweltschonender Fahrzeuge. Dabei nimmt die Nachfrage nach verschiedenen Komponentenspezifikationen zu, um den unterschiedlichen Vorschriften und den Bedürfnissen verschiedener Kundensegmente gerecht zu werden. Es wird daher immer wichtiger, hochintegrierte und modulare Treiber herzustellen, um die Nachfrage nach unterschiedlichen Spezifikationen zu erfüllen.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Elektrofahrzeugen befinden sich die Steuerschaltungen, die Leistungstransistoren und die Kapazitäten des jeweiligen Treibers in der Regel auf ein und derselben Leiterplatte, ohne dass ein modularer Aufbau möglich wäre. Die nicht modulare Bauweise erschwert es, die verschiedenen vom Kunden gewünschten Spezifikationen anzubieten. Darüber hinaus würde der höhere Leistungsbedarf bei solchen Konstruktionen zu einer größeren Anzahl von Leistungstransistoren und Kapazitäten führen, was letztlich zu einer größeren Leiterplattenfläche führt. Außerdem sind im Stand der Technik die Leistungstransistoren und Kapazitäten auf der Leiterplatte in der gleichen Richtung übereinander angeordnet, was zu einer dickeren Gesamtstruktur des Treibers führt und die Wärmeableitung der Kapazitäten erschwert. Des Weiteren werden die Treiber von Elektrofahrzeugen nach dem Stand der Technik nicht wirksam gegen Eindringen von Flüssigkeiten geschützt und sind daher anfällig für Ausfälle aufgrund von Flüssigkeitseintritt.
Daher ist es ein wichtiges Thema in der Fachwelt geworden, wie durch konstruktive Weiterbildungen die Wärmeableitungseffizienz des Steuergeräts eines Elektrofahrzeuges erhöht und die Wassersperrwirkung der Steuereinrichtung verbessert werden kann, um die oben genannten Nachteile zu überwinden.
Ausgehend von den Nachteilen des Stands der Technik stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Steuergerät anzubieten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Steuergerät gelöst, das eine Wärmeableitbaugruppe, ein erstes Steuermodul, eine erste leitende Struktur, eine zweite leitende Struktur, eine Gehäusebaugruppe und einen Kabelsatz umfasst. Das erste Steuermodul ist auf der Wärmeableitbaugruppe angeordnet. Die erste leitende Struktur ist auf dem ersten Steuermodul angeordnet und mit dem ersten Steuermodul elektrisch verbunden, wobei die erste leitende Struktur eine auf dem ersten Steuermodul angeordnete erste Positionierplatte und einen mit der ersten Positionierplatte verbundenen ersten leitenden Zylinder umfasst. Die zweite leitende Struktur ist auf dem ersten Steuermodul angeordnet und mit dem ersten Steuermodul elektrisch verbunden, wobei die zweite leitende Struktur eine auf dem ersten Steuermodul angeordnete zweite Positionierplatte und einen mit der zweiten Positionierplatte verbundenen zweiten leitenden Zylinder umfasst. Die Gehäusebaugruppe ist auf der Wärmeableitbaugruppe angeordnet und deckt das erste Steuermodul, die erste leitende Struktur und die zweite leitende Struktur ab, wobei die Gehäusebaugruppe eine Gehäusestruktur und eine auf der Gehäusestruktur angeordnete Abdeckstruktur umfasst, wobei die Gehäusestruktur einen Gehäusekörper, ein erstes Loch, das im Gehäusekörper ausgebildet und der ersten leitenden Struktur zugeordnet ist, ein zweites Loch, das im Gehäusekörper ausgebildet und der zweiten leitenden Struktur zugeordnet ist, ein im Gehäusekörper ausgebildetes erstes Kabelführungsloch und ein im Gehäusekörper ausgebildetes zweites Kabelführungsloch umfasst. Der Kabelsatz umfasst ein erstes Kabel, das durch das erste Kabelführungsloch hindurchgeführt und elektrisch mit der ersten leitenden Struktur verbunden ist, und ein zweites Kabel, das durch das zweite Kabelführungsloch hindurchgeführt und elektrisch mit der zweiten leitenden Struktur verbunden ist.
Weiter ist vorgesehen, dass das Steuergerät ferner eine erste Unterlegscheibe umfasst, die zwischen der Gehäusestruktur und der Wärmeableitbaugruppe angeordnet ist.
Weiter ist vorgesehen, dass das Steuergerät ferner eine zweite Unterlegscheibe umfasst, die zwischen der Gehäusestruktur und der Abdeckstruktur angeordnet ist.
Weiter ist vorgesehen, dass das Steuergerät ferner mehrere Wassersperrhülsen umfasst, wobei sich eine der mehreren Wassersperrhülsen in dem ersten Kabelführungsloch befindet und zwischen dem Gehäusekörper und dem ersten Kabel so angeordnet ist, dass sie an dem Gehäusekörper und dem ersten Kabel anliegt, während sich eine weitere der mehreren Wassersperrhülsen in dem zweiten Kabelführungsloch befindet und zwischen dem Gehäusekörper und dem zweiten Kabel so angeordnet ist, dass sie an dem Gehäusekörper und dem zweiten Kabel anliegt.
Weiter ist vorgesehen, dass jede der Wassersperrhülsen einen Grundkörperabchnitt, einen an einem Ende des Grundkörperabchnitts ausgebildeten ersten Anlageabschnitt, einen am anderen Ende des Grundkörperabchnitts ausgebildeten zweiten Anlageabschnitt und mehrere Wassersperrabschnitte, die an dem Grundkörperabchnitt ausgebildet sind und von dem Grundkörperabchnitt vorstehen, umfasst.
Weiter ist vorgesehen, dass das Steuergerät ferner ein erstes Fixiermittel und ein zweites Fixiermittel umfasst, wobei die erste leitende Struktur ferner ein in der ersten Positionierplatte ausgebildetes erstes Fixierloch und die zweite leitende Struktur ferner ein in der zweiten Positionierplatte ausgebildetes zweites Fixierloch umfasst, während das erste Steuermodul eine dem ersten Fixierloch zugeordnete erste Öffnung und eine dem zweiten Fixierloch zugeordnete zweite Öffnung umfasst, wobei das erste Fixiermittel der Reihe nach durch die erste Öffnung und das erste Fixierloch hindurch in die Wärmeableitbaugruppe eingreift, um die erste leitende Struktur und das erste Steuermodul auf der Wärmeableitbaugruppe zu fixieren, während das zweite Fixiermittel der Reihe nach durch die zweite Öffnung und das zweite Fixierloch hindurch in die Wärmeableitbaugruppe eingreift, um die zweite leitende Struktur und das erste Steuermodul auf der Wärmeableitbaugruppe zu fixieren.
Weiter ist vorgesehen, dass das erste Steuermodul ferner eine Leiterplatte, ein auf der Leiterplatte angeordnetes erstes Leitelement, ein auf der Leiterplatte angeordnetes zweites Leitelement und ein auf der Leiterplatte angeordnetes drittes Leitelement umfasst.
Weiter ist vorgesehen, dass die Wärmeableitbaugruppe eine Wärmeableitstruktur und einen Aufnahmeraum, der sich auf der Wärmeableitstruktur befindet und gegenüber der Wärmeableitstruktur zurückgesetzt ist, umfasst.
Weiter ist vorgesehen, dass das erste Steuermodul eine Leiterplatte, einen Chip und eine Kapazität umfasst, wobei die Leiterplatte eine der Wärmeableitbaugruppe abgewandte erste Oberfläche und eine der Wärmeableitbaugruppe zugewandte zweite Oberfläche umfasst, wobei der Chip auf der ersten Oberfläche und die Kapazität auf der zweiten Oberfläche angeordnet ist, und wobei ein Teil der zweiten Oberfläche der Leiterplatte an der Wärmeableitstruktur anliegt und sich die auf der zweiten Oberfläche angeordnete Kapazität in dem Aufnahmeraum befindet.
Weiter ist vorgesehen, dass die Leiterplatte eine erste Leiterplatte und eine zweite Leiterplatte umfasst, wobei die erste Leiterplatte ein erstes Substrat und die zweite Leiterplatte ein zweites Substrat umfasst, wobei der Chip auf dem ersten Substrat und die Kapazität auf dem zweiten Substrat angeordnet ist.
Weiter ist vorgesehen, dass die Materialien des ersten Substrats und des zweiten Substrats voneinander verschieden sind, wobei das erste Substrat eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das zweite Substrat besitzt.
Weiter ist vorgesehen, dass das erste Substrat elektrisch mit dem zweiten Substrat verbunden und auf der Wärmeableitbaugruppe angeordnet ist, während das zweite Substrat auf dem ersten Substrat angeordnet ist, wobei die vertikale Projektion des ersten Substrats in Bezug auf die Wärmeableitbaugruppe und die vertikale Projektion des zweiten Substrats in Bezug auf die Wärmeableitbaugruppe zumindest teilweise überlappen.
Weiter ist vorgesehen, dass das Steuergerät ferner ein zweiten Steuermodul umfasst, das auf der Wärmeableitbaugruppe angeordnet ist, wobei das erste Steuermodul und das zweite Steuermodul in einer von der Wärmeableitbaugruppe wegweisenden Richtung gestapelt sind.
Weiter ist vorgesehen, dass das zweite Steuermodul eine dritte Leiterplatte umfasst, die ein dem ersten leitenden Zylinder der ersten leitenden Struktur zugeordnetes erstes Durchgangsloch und ein dem zweiten leitenden Zylinder der zweiten leitenden Struktur zugeordnetes zweites Durchgangsloch umfasst, wobei der erste leitende Zylinder durch das erste Durchgangsloch und der zweite leitende Zylinder durch das zweite Durchgangsloch hindurchtritt.
Weiter ist vorgesehen, dass das Steuergerät ferner ein Stromerfassungsmodul umfasst, das auf dem zweiten Steuermodul angeordnet ist.
Eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung besteht darin, dass bei dem erfindungsgemäßen Steuergerät durch die Ausgestaltungen „die Gehäusebaugruppe ist auf der Wärmeableitbaugruppe angeordnet und deckt das erste Steuermodul, die erste leitende Struktur und die zweite leitende Struktur ab“, „die Gehäusebaugruppe umfasst eine Gehäusestruktur und eine auf der Gehäusestruktur angeordnete Abdeckstruktur, wobei die Gehäusestruktur einen Gehäusekörper, ein erstes Loch, das im Gehäusekörper ausgebildet und der ersten leitenden Struktur zugeordnet ist, ein zweites Loch, das im Gehäusekörper ausgebildet und der zweiten leitenden Struktur zugeordnet ist, ein im Gehäusekörper ausgebildetes erstes Kabelführungsloch und ein im Gehäusekörper ausgebildetes zweites Kabelführungsloch umfasst“ und „der Kabelsatz umfasst ein erstes Kabel, das durch das erste Kabelführungsloch hindurchgeführt und elektrisch mit der ersten leitenden Struktur verbunden ist, und ein zweites Kabel, das durch das zweite Kabelführungsloch hindurchgeführt und elektrisch mit der zweiten leitenden Struktur verbunden ist“ erreicht werden kann, dass die elektrische Verbindungsstelle zwischen dem ersten Kabel und der ersten leitenden Struktur und die elektrische Verbindungsstelle zwischen dem zweiten Kabel und der zweiten leitenden Struktur in der Gehäusebaugruppe eingeschlossen sind, um zu vermeiden, dass Flüssigkeiten oder Feuchtigkeit aus der äußeren Umgebung diese elektrischen Verbindungsstellen beeinträchtigen.
Zum besseren Verständnis der Merkmale und der technischen Ausgestaltungen der Erfindung wird diese nachfolgend anhand der beiliegenden Abbildungen näher beschrieben. Die beigefügten Zeichnungen stellen keine Einschränkung der Erfindung dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung.

1 zeigt eine schematische räumliche Zusammenbauzeichnung eines Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung.
2 zeigt eine weitere schematische räumliche Zusammenbauzeichnung des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung.
3 zeigt eine schematische räumliche Explosionsdarstellung des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung.
4 zeigt eine weitere schematische räumliche Explosionsdarstellung des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung.
5 zeigt eine schematische räumliche Explosionsdarstellung einer Wärmeableitbaugruppe, eines ersten Steuermoduls, eines zweiten Steuermoduls, einer ersten leitenden Struktur, einer zweiten leitenden Struktur und eines Stromerfassungsmoduls des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung.
6 zeigt eine weitere schematische räumliche Explosionsdarstellung der Wärmeableitbaugruppe, des ersten Steuermoduls, des zweiten Steuermoduls, der ersten leitenden Struktur, der zweiten leitenden Struktur und des Stromerfassungsmoduls des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung.
7 zeigt eine schematische räumliche Explosionsansicht der Wärmeableitbaugruppe, des ersten Steuermoduls und des zweiten Steuermoduls des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung.
8 zeigt eine schematische räumliche Explosionsdarstellung der Wärmeableitbaugruppe, des ersten Steuermoduls sowie der ersten leitenden Struktur und der zweiten leitenden Struktur des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung.
9 zeigt eine weitere schematische räumliche Explosionsdarstellung der Wärmeableitbaugruppe, des ersten Steuermoduls sowie der ersten leitenden Struktur und der zweiten leitenden Struktur des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung.
10 zeigt eine schematische räumliche Zusammenbauzeichnung einer Gehäusebaugruppe, eines Kabelsatzes und einer Wassersperrhülse des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung.
11 zeigt eine schematische räumliche Explosionsdarstellung der Gehäusebaugruppe, des Kabelsatzes und der Wassersperrhülse des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung.
12 zeigt eine schematische Schnittansicht gemäß der Schnittlinie XII-XII in 10.

Im Folgenden werden anhand spezifischer konkreter Ausführungsbeispiele die Ausführungsformen eines im Rahmen der vorliegenden Erfindung offenbarten Steuergeräts beschrieben. Den Fachleuten auf diesem Gebiet wird klar sein, dass aus den Offenbarungen in der vorliegenden Beschreibung Vorteile und technische Wirkungen der Erfindung ableitbar sind. Die Erfindung kann in anderen konkreten Ausführungsbeispielen ausgeführt werden oder zur Anwendung kommen, wobei an den in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Einzelheiten je nach Bedarf und Anwendungsfall verschiedene Modifikationen bzw. Abänderungen vorgenommen werden können, ohne dabei die Grundideen der Erfindung zu verlassen. Zudem sei angemerkt, dass die einzelnen Bauteile der Erfindung nicht in ihrer tatsächlichen Größe, sondern nur schematisch dargestellt sind. Die nachstehenden Ausführungsformen dienen der näheren Erläuterung der Ausgestaltungen der Erfindung und schränken keineswegs den Schutzumfang der Erfindung ein.
Es versteht sich, dass die zur Beschreibung verschiedener Elemente ggf. verwendeten Begriffe „erste“, „zweite“, „dritte“ usw. nicht als einschränkend aufzufassen sind. Vielmehr dienen solche Begriffe dazu, ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Des Weiteren kann der in der vorliegenden Beschreibung zum Einsatz kommende Begriff „oder“ ggf. jeden der jeweils aufgeführten Gegenstände oder eine Kombination mehrerer solcher Gegenstände umfassen.
Ausführungsbeispiele
Es wird auf die 1 bis 7 Bezug genommen, wobei 1 und 2 jeweils eine schematische räumliche Zusammenbauzeichnung eines Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung, 3 und 4 jeweils eine schematische räumliche Explosionsdarstellung des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung, 5 und 6 jeweils eine schematische räumliche Explosionsdarstellung einer Wärmeableitbaugruppe, eines ersten Steuermoduls, eines zweiten Steuermoduls, einer ersten leitenden Struktur, einer zweiten leitenden Struktur und eines Stromerfassungsmoduls des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung und 7 eine schematische räumliche Explosionsansicht der Wärmeableitbaugruppe, des ersten Steuermoduls und des zweiten Steuermoduls des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigen. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen ein Steuergerät U bereit, das eine Wärmeableitbaugruppe 1, ein erstes Steuermodul 2, eine erste leitende Struktur 4, eine zweite leitende Struktur 5, eine Gehäusebaugruppe 7 und einen Kabelsatz 8 umfasst. Vorzugsweise kann das Steuergerät U ferner ein zweites Steuermodul 3 und ein Stromerfassungsmodul 6 umfassen. Beispielsweise kann das Steuergerät U gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung vorzugsweise in einem Treiber eines Elektrofahrzeugs verwendet werden, worauf die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist. Vielmehr kann das Steuergerät U gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung auch in Systemen eingesetzt werden, in denen eine hohe Wärmeableitungseffizienz erforderlich ist.
Dabei befindet sich das erste Steuermodul 2 auf der Wärmeableitbaugruppe 1 und kann an der Wärmeableitbaugruppe 1 anliegen. Das zweite Steuermodul 3 kann auf der Wärmeableitbaugruppe 1 angeordnet sein, wobei das erste Steuermodul 2 und das zweite Steuermodul 3 nacheinander in einer von der Wärmeableitbaugruppe 1 wegweisenden Richtung (Y-Richtung) gestapelt werden können. Im Weiteren kann das zweite Steuermodul 3 beispielsweise mit Hilfe von Kupferzylindern C hochgehoben sein, so dass sich das erste Steuermodul 2 zwischen der Wärmeableitbaugruppe 1 und dem zweiten Steuermodul 3 befindet, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf die Anordnung des zweiten Steuermoduls 3 oberhalb des ersten Steuermoduls 2 beschränkt ist. Überdies kann das Stromerfassungsmodul 6 auf dem zweiten Steuermodul 3 angeordnet sein und zur Erfassung eines Stromwerts dienen.
Die erste leitende Struktur 4 ist auf dem ersten Steuermodul 2 angeordnet und mit dem ersten Steuermodul 2 elektrisch verbunden. Die zweite leitende Struktur 5 ist auf dem ersten Steuermodul 2 angeordnet und mit dem ersten Steuermodul 2 elektrisch verbunden. Darüber hinaus kann das erste Steuermodul 2 eine Leiterplatte 21, einen Chip 22, eine Kapazität 23, ein erstes Leitelement 24, ein zweites Leitelement 25 und ein drittes Leitelement 26 umfassen. Die erste leitende Struktur 4, die zweite leitende Struktur 5, der Chip 22, die Kapazität 23, das erste Leitelement 24, das zweite Leitelement 25 und das dritte Leitelement 26 können auf der Leiterplatte 21 angeordnet und elektrisch mit der Leiterplatte 21 verbunden sein. Weiterhin können das erste Leitelement 24, das zweite Leitelement 25 und das dritte Leitelement 26 des Steuergeräts U mit einem Elektromotor verbunden sein, während die erste leitende Struktur 4 und die zweite leitende Struktur 5 jeweils als positiver bzw. negativer Anschluss für Gleichströme dienen können, worauf die Erfindung nicht beschränkt ist. Ferner ist zu beachten, dass das erste Steuermodul 2 zwar in der obigen Beschreibung in beispielhafter Weise einen Chip 22 und eine Kapazität 23 umfasst, aber in anderen Ausführungsformen auch weitere elektronische Bauteile umfassen kann.
Wie oben erwähnt, kann das Stromerfassungsmodul 6 auf dem zweiten Steuermodul 3 angeordnet sein und dazu verwendet werden, um den Wert eines durch die erste leitende Struktur 4, die zweite leitende Struktur 5, das erste Leitelement 24, das zweite Leitelement 25 und/oder das dritte Leitelement 26 fließenden Stroms zu erfassen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung weder durch das Vorsehen des Stromerfassungsmoduls 6 noch durch die Form und Anzahl des Stromerfassungsmoduls 6 beschränkt ist.
Nachfolgend wird nochmals auf 3 und 4 und zugleich auch auf die 10 und 11 verwiesen, wobei 10 und 11 jeweils eine schematische räumliche Zusammenbauzeichnung bzw. eine schematische räumliche Explosionsdarstellung einer Gehäusebaugruppe, eines Kabelsatzes und einer Wassersperrhülse des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Gehäusebaugruppe 7 auf der Wärmeableitbaugruppe 1 angeordnet sein und deckt das erste Steuermodul 2, das zweite Steuermodul 3, die erste leitende Struktur 4, die zweite leitende Struktur 5 und das Stromerfassungsmodul 6 ab. Die Gehäusebaugruppe 7 umfasst beispielsweise eine Gehäusestruktur 71 und eine auf der Gehäusestruktur 71 angeordnete Abdeckstruktur 72. Die Gehäusestruktur 71 umfasst einen Gehäusekörper 710, ein erstes Loch 711A, das im Gehäusekörper 710 ausgebildet und der ersten leitenden Struktur 4 zugeordnet ist, ein zweites Loch 712A, das im Gehäusekörper 710 ausgebildet und der zweiten leitenden Struktur 5 zugeordnet ist, ein im Gehäusekörper 710 ausgebildetes erstes Kabelführungsloch 711 B und ein im Gehäusekörper 710 ausgebildetes zweites Kabelführungsloch 712B. Vorzugsweise kann die Gehäusestruktur 71 zusätzlich ein drittes Loch 713A, das im Gehäusekörper 710 ausgebildet und dem ersten Leitelement 24 zugeordnet ist, ein viertes Loch 714A, das im Gehäusekörper 710 ausgebildet und dem zweiten Leitelement 25 zugeordnet ist, und ein fünftes Loch 715A, das im Gehäusekörper 710 ausgebildet und dem dritten Leitelement 26 zugeordnet ist, umfassen. Weiter kann die Gehäusestruktur 71 ein im Gehäusekörper 710 ausgebildetes drittes Kabelführungsloch 713B, ein im Gehäusekörper 710 ausgebildetes viertes Kabelführungsloch 714B und ein im Gehäusekörper 710 ausgebildetes fünftes Kabelführungsloch 715B umfassen.
Der Kabelsatz 8 umfasst ein erstes Kabel 81, das durch das erste Kabelführungsloch 711 B hindurchgeführt und elektrisch mit der ersten leitenden Struktur 4 verbunden ist, und ein zweites Kabel 82, das durch das zweite Kabelführungsloch 712B hindurchgeführt und elektrisch mit der zweiten leitenden Struktur 5 verbunden ist. Vorzugsweise kann der Kabelsatz 8 auch noch ein drittes Kabel 83, das durch das dritte Kabelführungsloch 713B hindurchgeführt und elektrisch mit dem ersten Leitelement 24 verbunden ist, ein viertes Kabel 84, das durch das vierte Kabelführungsloch 714B hindurchgeführt und elektrisch mit dem zweiten Leitelement 25 verbunden ist, und ein fünftes Kabel 85, das durch das fünfte Kabelführungsloch 715B hindurchgeführt und elektrisch mit dem dritten Leitelement 26 verbunden ist, umfassen.
Auf diese Weise können die erste leitende Struktur 4, die zweite leitende Struktur 5, das erste Leitelement 24, das zweite Leitelement 25 und das dritte Leitelement 26 jeweils durch das erste Loch 711A, das zweite Loch 712A, das dritte Loch 713A, das vierte Loch 714A bzw. das fünfte Loch 715A an dem Gehäusekörper 710 freigelegt sein, so dass das erste Kabel 81, das zweite Kabel 82, das dritte Kabel 83, das vierte Kabel 84 und das fünfte Kabel 85 jeweils durch das erste Kabelführungsloch 711B, das zweite Kabelführungsloch 712B, das dritte Kabelführungsloch 713B, das vierte Kabelführungsloch 714B bzw. das fünfte Kabelführungsloch 715B hindurch jeweils mit der ersten leitenden Struktur 4, der zweiten leitenden Struktur 5, dem ersten Leitelement 24, dem zweiten Leitelement 25 bzw. dem dritten Leitelement 26 elektrisch verbunden sein können.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 kann das Steuergerät U ferner eine erste Unterlegscheibe E1 umfassen, die zwischen dem Gehäusekörper 710 der Gehäusestruktur 71 und der Wärmeableitbaugruppe 1 angeordnet ist, um die Dichtheit zwischen dem Gehäusekörper 710 und der Wärmeableitbaugruppe 1 zu verbessern und somit das Eindringen von Flüssigkeiten oder Feuchtigkeit aus der äußeren Umgebung in das Steuergerät U zu vermeiden. Da die Gehäusebaugruppe 7 aus der Gehäusestruktur 71 und der Abdeckstruktur 72 besteht, kann das Steuergerät U außerdem eine zweite Unterlegscheibe E2 umfassen, die sich zwischen dem Gehäusekörper 710 und der Abdeckstruktur 72 der Gehäusestruktur 71 befindet, um die Dichtheit zwischen dem Gehäusekörper 710 und der Abdeckstruktur 72 zu erhöhen und somit das Eindringen von Flüssigkeiten oder Feuchtigkeit aus der äußeren Umgebung in das Steuergerät U zu verhindern.
Anschließend wird nochmals auf 3 bis 7 und zugleich auch auf die 8 und 9 verwiesen, wobei 8 und 9 jeweils eine schematische räumliche Explosionsansicht der Wärmeableitbaugruppe, des ersten Steuermoduls sowie der ersten leitenden Struktur und der zweiten leitenden Struktur des Steuergeräts gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigen. Im Folgenden werden weitere Beispiele für die Konfiguration der Wärmeableitbaugruppe 1, des ersten Steuermoduls 2, der ersten leitenden Struktur 4 und der zweiten leitenden Struktur 5 beschrieben. Im Einzelnen kann die erste leitende Struktur 4 eine auf dem ersten Steuermodul 2 angeordnete erste Positionierplatte 41 und einen ersten leitenden Zylinder 42, der mit der ersten Positionierplatte 41 verbunden ist, umfassen, wobei die Längenrichtung (X-Richtung) der ersten Positionierplatte 41 und die Längenrichtung (Y-Richtung) des ersten leitenden Zylinders 42 senkrecht zueinander stehen. Die zweite leitende Struktur 5 umfasst eine auf dem ersten Steuermodul 2 angeordnete zweite Positionierplatte 51 und einen zweiten leitenden Zylinder 52, der mit der zweiten Positionierplatte 51 verbunden ist, wobei die Längenrichtung (X-Richtung) der zweiten Positionierplatte 51 und die Längenrichtung (Y-Richtung) des zweiten leitenden Zylinders 52 senkrecht zueinander stehen. Auf diese Weise können die erste leitende Struktur 4 und die zweite leitende Struktur 5 jeweils eine Struktur bilden, die einer umgekehrten T-Form ähnelt.
Dabei kann der erste leitende Zylinder 42 an einer Position zwischen der Mitte (nicht bezeichnet) der ersten Positionierplatte 41 und einem ersten Endabschnitt 411 der ersten Positionierplatte 41 angeordnet sein, d.h. der Abstand zwischen dem ersten leitenden Zylinder 42 und dem ersten Endabschnitt 411 der ersten Positionierplatte 41 weicht von dem Abstand zwischen dem ersten leitenden Zylinder 42 und einem zweiten Endabschnitt 412 der ersten Positionierplatte 41 ab. Des Weiteren kann der zweite leitende Zylinder 52 an einer Position zwischen der Mitte (nicht bezeichnet) der zweiten Positionierplatte 51 und einem dritten Endabschnitt 511 der zweiten Positionierplatte 51 angeordnet sein, d.h. der Abstand zwischen dem zweiten leitenden Zylinder 52 und dem dritten Endabschnitt 511 der zweiten Positionierplatte 51 unterscheidet sich von dem Abstand zwischen dem zweiten leitenden Zylinder 52 und einem vierten Endabschnitt 512 der zweiten Positionierplatte 51. Hier ist es erwähnenswert, dass mit der Mitte der ersten Positionierplatte 41 die mittlere Position zwischen dem ersten Endabschnitt 411 und dem zweiten Endabschnitt 412 der ersten Positionierplatte 41 und mit der Mitte der zweiten Positionierplatte 51 die mittlere Position zwischen dem dritten Endabschnitt 511 und dem vierten Endabschnitt 512 der zweiten Positionierplatte 51 bezeichnet wird. Überdies kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Länge der ersten Positionierplatte 41 größer als die Länge des ersten leitenden Zylinders 42 und die Länge der zweiten Positionierplatte 51 größer als die Länge des zweiten leitenden Zylinders 52 ist, worauf die Erfindung nicht beschränkt ist.
So können die erste Positionierplatte 41 und die zweite Positionierplatte 51 z.B. eine längliche Form haben, wobei die Länge der ersten Positionierplatte 41 größer als die Länge des ersten leitenden Zylinders 42 und die Länge der zweiten Positionierplatte 51 größer als die Länge des zweiten leitenden Zylinders 52 sein kann, worauf die Erfindung nicht beschränkt ist. Wenn sich die erste leitende Struktur 4 und die zweite leitende Struktur 5 auf dem ersten Steuermodul 2 befinden, können die erste Positionierplatte 41 und die zweite Positionierplatte 51 parallel zueinander und nebeneinander angeordnet sein, wobei der erste leitende Zylinder 42 und der zweite leitende Zylinder 52 zueinander versetzt angeordnet sein können. Dadurch, dass der erste leitende Zylinder 42 in Bezug auf die erste Positionierplatte 41 außermittig angeordnet ist und der zweite leitende Zylinder 52 in Bezug auf die zweite Positionierplatte 51 außermittig angeordnet ist, kann die Erfindung die Position der ersten leitenden Struktur 4 und der zweiten leitenden Struktur 5 auf dem ersten Steuermodul 2 ausnutzen, so dass die erste leitende Struktur 4 und die zweite leitende Struktur 5 in genau der gleichen Form und Bauweise hergestellt werden können.
Vorzugsweise kann das Steuergerät U im Rahmen der vorliegenden Erfindung ferner ein erstes Fixiermittel S1 und ein zweites Fixiermittel S2 umfassen, d.h. die erste leitende Struktur 4 und die zweite leitende Struktur 5 können jeweils unter Verwendung des ersten Fixiermittels S1 bzw. des zweiten Fixiermittels S2 auf dem ersten Steuermodul 2 und der Wärmeableitbaugruppe 1 angeordnet und elektrisch mit dem ersten Steuermodul 2 verbunden sein. Zudem kann die erste leitende Struktur 4 ein in der ersten Positionierplatte 41 ausgebildetes erstes Fixierloch 43 und die zweite leitende Struktur 5 ein in der zweiten Positionierplatte 51 ausgebildetes zweites Fixierloch 53 umfassen, während das erste Steuermodul 2 eine dem ersten Fixierloch 43 zugeordnete erste Öffnung 212A und eine dem zweiten Fixierloch 53 zugeordnete zweite Öffnung 212B umfassen kann. Das erste Fixiermittel S1 kann der Reihe nach durch die erste Öffnung 212A und das erste Fixierloch 43 hindurch in die Wärmeableitbaugruppe 1 eingreifen, um die erste leitende Struktur 4 und das erste Steuermodul 2 auf der Wärmeableitbaugruppe 1 zu fixieren. Das zweite Fixiermittel S2 kann der Reihe nach durch die zweite Öffnung 212B und das zweite Fixierloch 53 hindurch in die Wärmeableitbaugruppe 1 eingreifen, um die zweite leitende Struktur 5 und das erste Steuermodul 2 auf der Wärmeableitbaugruppe 1 zu fixieren. Hier ist anzumerken, dass in einer bevorzugten Ausführungsform das Steuergerät U mehrere erste Fixiermittel S1 und zweite Fixiermittel S2 umfassen kann, so dass die mehreren ersten Fixiermittel S1 und zweiten Fixiermittel S2 jeweils in mehreren ersten Fixierlöchern 43 bzw. mehreren zweiten Fixierlöchern 53 und mehreren ersten Öffnungen 212A bzw. mehreren zweiten Öffnungen 212B fixiert sind, um die erste leitende Struktur 4, die zweite leitende Struktur 5 und das erste Steuermodul 2 auf der Wärmeableitbaugruppe 1 zu fixieren. Weiterhin ist es erwähnenswert, dass das Steuergerät U ferner ein oder mehrere Isolierpads R umfassen kann, die den ersten Fixiermitteln S1 und/oder den zweiten Fixiermitteln S2 zugeordnet sein können, wobei jeweils zwischen einem ersten Fixiermittel S1 und der ersten leitenden Struktur 4 ein Isolierpad R und zwischen einem zweiten Fixiermittel S2 und der zweiten leitenden Struktur 5 ein Isolierpad R vorgesehen ist, worauf die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist.
Wie in 5 bis 9 dargestellt ist, kann die Wärmeableitbaugruppe 1 eine Wärmeableitstruktur 11 umfassen, wobei die Leiterplatte 21 des zweiten Steuermoduls 3 auf einer Auflagefläche 110 der Wärmeableitstruktur 11 so angeordnet sein kann, dass sie an der Auflagefläche 110 der Wärmeableitstruktur 11 anliegt. Zusätzlich hierzu kann die Leiterplatte 21 eine der Wärmeableitbaugruppe 1 abgewandte erste Oberfläche 2101 und eine der Wärmeableitbaugruppe 1 zugewandte zweite Oberfläche 2102 umfassen, wobei der Chip 22 auf der ersten Oberfläche 2101 und die Kapazität 23 auf der zweiten Oberfläche 2102 angeordnet sein kann. Mit anderen Worten sind die Höhenrichtung (positive Y-Richtung) des Chips 22 auf der Leiterplatte 21 und die Höhenrichtung (negative Y-Richtung) der Kapazität 23 auf der Leiterplatte 21 einander entgegengesetzt. Das heißt, die Höhenrichtung (positive Y-Richtung) des Chips 22 weist von der Wärmeableitbaugruppe 1 weg, während die Höhenrichtung (negative Y-Richtung) der Kapazität 23 auf die Wärmeableitbaugruppe 1 weist. Da die Höhenrichtung (negative Y-Richtung) der Kapazität 23 zur Wärmeableitbaugruppe 1 weist, kann die Wärmeableitbaugruppe 1 außerdem vorzugsweise einen Aufnahmeraum 12 umfassen, der sich auf der Wärmeableitstruktur 11 befindet und gegenüber der Wärmeableitstruktur 11 zurückgesetzt ist. Daher kann ein Teil der zweiten Oberfläche 2102 der Leiterplatte 21 an der Wärmeableitstruktur 11 anliegen, wobei sich die auf der zweiten Oberfläche 2102 angeordnete Kapazität 23 in dem Aufnahmeraum 12 befinden kann. Auf diese Weise kann die Kapazität 23 in Bezug auf den Chip 22 in der entgegengesetzten Richtung angeordnet sein, um das Volumen des Steuergeräts U zu verringern. Es ist auch erwähnenswert, dass ein Teil der zweiten Oberfläche 2102 der Leiterplatte 21 direkt an der Wärmeableitstruktur 11 anliegen kann. Alternativ dazu ist zwischen der zweiten Oberfläche 2102 der Leiterplatte 21 und der Wärmeableitstruktur 11 ein wärmeleitendes Klebematerial vorgesehen, so dass ein Teil der zweiten Oberfläche 2102 der Leiterplatte 21 indirekt an der Wärmeableitstruktur 11 anliegen kann.
Im Weiteren kann das Steuergerät U ein wärmeleitendes Material T umfassen, das in dem Aufnahmeraum 12 vorgesehen sein kann, wobei die sich auf der Leiterplatte 21 befindende Kapazität 23 in dem Aufnahmeraum 12 so angeordnet sein kann, dass sie in dem wärmeleitenden Material T eingebettet ist. Auf diese Weise kann die von der Kapazität 23 erzeugte Wärme über das wärmeleitende Material T an die Wärmeableitstruktur 11 weitergeleitet werden, wodurch die Wärmeableitungseffizienz der Kapazität 23 erhöht wird. Durch die Einbettung der Kapazität 23 in das wärmeleitende Material T kann auch eine schwingungsdämpfende Wirkung erzielt werden. Das wärmeleitende Material T kann z.B. ein Wärmeleitkleber sein, worauf die Erfindung nicht beschränkt ist.
Wie aus den 5 bis 9 zu ersehen ist, kann die Leiterplatte 21 im Rahmen der vorliegenden Erfindung aus einer ersten Leiterplatte 21A und einer zweiten Leiterplatte 21B bestehen, d.h. das erste Steuermodul 2 kann eine erste Leiterplatte 21A, eine zweite Leiterplatte 21 B, einen Chip 22 und eine Kapazität 23 umfassen. Hierbei kann die erste Leiterplatte 21A ein erstes Substrat 211A und die zweite Leiterplatte 21 B ein zweites Substrat 211 B umfassen, wobei das erste Substrat 211A mit dem zweiten Substrat 211 B gekoppelt sein kann, während die erste leitende Struktur 4 und die zweite leitende Struktur 5 mit dem ersten Substrat 211A und dem zweiten Substrat 211 B gekoppelt sein können. Darüber hinaus kann das erste Substrat 211A auf der Wärmeableitbaugruppe 1 und das zweite Substrat 211B auf dem ersten Substrat 211A so angeordnet sein, dass die vertikale Projektion des ersten Substrats 211A in Bezug auf die Wärmeableitbaugruppe 1 und die vertikale Projektion des zweiten Substrats 211B in Bezug auf die Wärmeableitbaugruppe 1 zumindest teilweise überlappen. Mit anderen Worten überlagern sich das erste Substrat 211A und das zweite Substrat 211B zumindest teilweise. Des Weiteren können auf dem ersten Substrat 211A und dem zweiten Substrat 211B jeweils ein oder mehrere leitende Pads (nicht dargestellt) vorgesehen sein, um das erste Substrat 211A und das zweite Substrat 211B über die leitenden Pads miteinander zu koppeln. In einer Ausführungsform können die leitenden Pads des ersten Substrats 211Aund des zweiten Substrats 211B z.B. in dem Bereich, in dem sich das erste Substrat 211A und das zweite Substrat 211B überlagern, vorgesehen sein, so dass das erste Substrat 211A und das zweite Substrat 211B durch ihre Überlagerung miteinander gekoppelt sind.
Dabei kann das erste Substrat 211Ader ersten Leiterplatte 21A eine der Wärmeableitbaugruppe 1 abgewandte erste Oberfläche 2101A und eine der Wärmeableitbaugruppe 1 zugewandte zweite Oberfläche 2102A und das zweite Substrat 211B der zweiten Leiterplatte 21B eine der Wärmeableitbaugruppe 1 abgewandte erste Oberfläche 2101B und eine dem Aufnahmeraum 12 der Wärmeableitbaugruppe 1 zugewandte zweite Oberfläche 2102B umfassen, wobei der Chip 22 auf der ersten Oberfläche 2101A des ersten Substrats 211A und die Kapazität 23 auf der zweiten Oberfläche 2102B des zweiten Substrats 211 B angeordnet sein kann. Dies hat zur Folge, dass die Höhenrichtung (positive Y-Richtung) des Chips 22 von der Wärmeableitbaugruppe 1 wegweist und die Höhenrichtung (negative Y-Richtung) der Kapazität 23 auf die Wärmeableitbaugruppe 1 weist.
Die zweite Oberfläche 2102A des ersten Substrats 211A kann auf einer Auflagefläche 110 der Wärmeableitstruktur 11 so angeordnet sein, dass sie an der Auflagefläche 110 der Wärmeableitstruktur 11 anliegt, wodurch die durch den Chip 22 erzeugte Wärme direkt über das erste Substrat 211A an die Wärmeableitstruktur 11 übertragen werden kann, um die Wärmeableitungseffizienz des Chips 22 zu erhöhen.
Das erste Leitelement 24, das zweite Leitelement 25 und das dritte Leitelement 26 können auf der ersten Oberfläche 2101A des ersten Substrats 211A angeordnet und mit dem ersten Substrat 211A gekoppelt sein. Zudem können das erste Leitelement 24, das zweite Leitelement 25 und das dritte Leitelement 26 auch jeweils mit Hilfe eines Fixiermittels (nicht bezeichnet) auf dem ersten Substrat 211A und der Wärmeableitbaugruppe 1 angeordnet und elektrisch mit dem ersten Substrat 211A verbunden sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Materialien des ersten Substrats 211A und des zweiten Substrats 211B vorzugsweise voneinander verschieden sein. Besonders bevorzugt kann das erste Substrat 211A eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das zweite Substrat 211 B besitzen. Beispielsweise kann das erste Substrat 211A ein Aluminiumsubstrat, das zweite Substrat 211B ein FR4-Substrat und der Chip 22 ein Leistungstransistor (z.B., aber nicht beschränkt auf einen MOS-Feldeffekt-Leistungstransistor (Mosfet Power Transistor)) sein, um über das erste Leitelement 24, das zweite Leitelement 25 und das dritte Leitelement 26 an den Elektromotor übermittelte elektrische Signale zu steuern, während die Kapazität 23 zur Spannungsregelung der Stromversorgung und zur Bereitstellung eines Augenblicksstroms verwendet werden kann, worauf die Erfindung nicht beschränkt ist. Auf diese Weise kann die vom Leistungstransistor erzeugte Wärme über das erste Substrat 211A (Aluminiumsubstrat) zur Wärmeableitstruktur 11 geleitet werden, womit die Wärmeableitungseffizienz des Chips 22 erheblich gesteigert wird. Hingegen kann die von der Kapazität 23 erzeugte Wärme über das wärmeleitende Material T an die Wärmeableitstruktur 11 geleitet werden. Überdies kann die Wärmeableitstruktur 11 beispielsweise auch aus einem Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit bestehen, wie z.B., aber nicht nur, aus Aluminium.
Gemäß den 3 bis 9 kann das zweite Steuermodul 3 beispielsweise eine dritte Leiterplatte 31 und ein auf der dritten Leiterplatte 31 angeordnetes elektronisches Element 32 umfassen, bei dem es sich z.B. um einen Chip, eine Kapazität, einen Mikroprozessor oder einen Signalanschluss handeln kann, worauf die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist. Im Weiteren kann die dritte Leiterplatte 31 ein dem ersten leitenden Zylinder 42 der ersten leitenden Struktur 4 zugeordnetes erstes Durchgangsloch 311, ein dem zweiten leitenden Zylinder 52 der zweiten leitenden Struktur 5 zugeordnetes zweites Durchgangsloch 312, ein dem ersten Leitelement 24 zugeordnetes drittes Durchgangsloch 313, ein dem zweiten Leitelement 25 zugeordnetes viertes Durchgangsloch 314 und ein dem dritten Leitelement 26 zugeordnetes fünftes Durchgangsloch 315 umfassen. Dabei kann der erste leitende Zylinder 42 durch das erste Durchgangsloch 311 und der zweite leitende Zylinder 52 durch das zweite Durchgangsloch 312 hindurchtreten. Weiterhin kann das erste Leitelement 24 durch das dritte Durchgangsloch 313, das zweite Leitelement 25 durch das vierte Durchgangsloch 314 und das dritte Leitelement 26 durch das fünfte Durchgangsloch 315 hindurchgeführt werden. Auf diese Weise können der erste leitende Zylinder 42 der ersten leitenden Struktur 4, der zweite leitende Zylinder 52 der zweiten leitenden Struktur 5, das erste Leitelement 24, das zweite Leitelement 25 und das dritte Leitelement 26 aus der dritten Leiterplatte 31 herausragen.
Das Stromerfassungsmodul 6 kann auf der dritten Leiterplatte 31 des zweiten Steuermoduls 3 angeordnet und mit der dritten Leiterplatte 31 gekoppelt sein. Bei dem Stromerfassungsmodul 6 kann es sich z.B. um einen Hall-Stromsensor (Hall Current Sensor) handeln. Ferner ist zu beachten, dass das Stromerfassungsmodul 6 in den Zeichnungen der vorliegenden Erfindung nur schematisch dargestellt ist. Weiter kann das Stromerfassungsmodul 6 mindestens einem des ersten Leitelements 24, des zweiten Leitelements 25 und des dritten Leitelements 26 zugeordnet sein, wobei mindestens eines des ersten Leitelements 24, des zweiten Leitelements 25 und des dritten Leitelements 26 durch das Stromerfassungsmodul 6 hindurchgeführt sein kann, um über das Stromerfassungsmodul 6 einen Stromwert zu erfassen. Vorzugsweise können mehrere Stromerfassungsmodule 6 vorgesehen sein, um den Wert jeweils eines durch das erste Leitelement 24, das zweite Leitelement 25 bzw. das dritte Leitelement 26 fließenden Stroms zu erfassen. Zusätzlich hierzu kann das Stromerfassungsmodul 6 auch mindestens einem des ersten leitenden Zylinders 42 und des zweiten leitenden Zylinders 52 zugeordnet sein, wobei vorzugsweise mehrere Stromerfassungsmodule 6 vorgesehen sein können, um den Wert jeweils eines durch den ersten leitenden Zylinder 42 bzw. den zweiten leitenden Zylinder 52 fließenden Stroms zu erfassen. Darüber hinaus können das erste Leitelement 24, das zweite Leitelement 25, das dritte Leitelement 26, der erste leitende Zylinder 42 und/oder der zweite leitende Zylinder 52 jeweils durch das zugeordnete Stromerfassungsmodul 6 hindurchtreten, so dass das erste Leitelement 24, das zweite Leitelement 25, das dritte Leitelement 26, der erste leitende Zylinder 42 und/oder der zweite leitende Zylinder 52 aus dem jeweils zugeordneten Stromerfassungsmodul 6 herausragen.
Im Folgenden wird nochmals auf die 10 und 11 und zugleich auch auf 12 verwiesen, wobei 12 eine schematische Schnittansicht gemäß der Schnittlinie XII-XII in 10 zeigt. Das Steuergerät U kann ferner mehrere Wassersperrhülsen 9 umfassen. Beispielsweise befindet sich eine der mehreren Wassersperrhülsen 9 in dem ersten Kabelführungsloch 711B und ist zwischen dem Gehäusekörper 710 und dem ersten Kabel 81 so angeordnet, dass sie an dem Gehäusekörper 710 und dem ersten Kabel 81 anliegt. Außerdem befindet sich eine weitere der mehreren Wassersperrhülsen 9 in dem zweiten Kabelführungsloch 712B und ist zwischen dem Gehäusekörper 710 und dem zweiten Kabel 82 so angeordnet, dass sie an dem Gehäusekörper 710 und dem zweiten Kabel 82 anliegt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann weiter in dem dritten Kabelführungsloch 713B, dem vierten Kabelführungsloch 714B und dem fünften Kabelführungsloch 715B jeweils eine der mehreren Wassersperrhülsen 9 vorgesehen sein, die dem dritten Kabel 83, dem vierten Kabel 84 bzw. dem fünften Kabel 85 zugeordnet ist. Das heißt, eine weitere der mehreren Wassersperrhülsen 9 befindet sich in dem dritten Kabelführungsloch 713B und ist zwischen dem Gehäusekörper 710 und dem dritten Kabel 83 so angeordnet, dass sie an dem Gehäusekörper 710 und dem dritten Kabel 83 anliegt. Weiterhin befindet sich eine weitere der mehreren Wassersperrhülsen 9 in dem vierten Kabelführungsloch 714B und ist zwischen dem Gehäusekörper 710 und dem vierten Kabel 84 so angeordnet, dass sie an dem Gehäusekörper 710 und dem vierten Kabel 84 anliegt. Weiters befindet sich eine weitere der mehreren Wassersperrhülsen 9 in dem fünften Kabelführungsloch 715B und ist zwischen dem Gehäusekörper 710 und dem fünften Kabel 85 so angeordnet, dass sie an dem Gehäusekörper 710 und dem fünften Kabel 85 anliegt. Hier zeigt die 12 der Erfindung beispielhaft den Zustand, in dem die Wassersperrhülse 9 in dem vierten Kabelführungsloch 714B angeordnet ist.
Wie in 10 bis 12 gezeigt ist, wird in der folgenden Beschreibung beispielhaft von der Wassersperrhülse 9, die in dem ersten Kabelführungsloch 711B angeordnet ist und sich zwischen dem Gehäusekörper 710 und dem ersten Kabel 81 befindet, ausgegangen. Im Einzelnen umfasst jede der Wassersperrhülsen 9 einen Grundkörperabchnitt 91, einen an einem Ende des Grundkörperabchnitts 91 ausgebildeten ersten Anlageabschnitt 92, einen am anderen Ende des Grundkörperabchnitts 91 ausgebildeten zweiten Anlageabschnitt 93 und mehrere Wassersperrabschnitte 94, die an dem Grundkörperabchnitt 91 ausgebildet sind und von dem Grundkörperabchnitt 91 vorstehen. Auf diese Weise kann durch die mehreren Wassersperrhülsen 9 verhindert werden, dass Flüssigkeiten oder Feuchtigkeit aus der äußeren Umgebung entlang des Kabelsatzes 8 in das Steuergerät U eindringen.
Es sollte beachtet werden, dass die Gehäusebaugruppe 7 weiterhin ein gasdichtes Testloch 70 und ein dem gasdichten Testloch 70 zugeordnetes Wassersperrventil B umfassen kann, wobei das gasdichte Testloch 70 in dem Gehäusekörper 710 ausgebildet sein kann, während sich das Wassersperrventil B in dem gasdichten Testloch 70 befinden kann, um das gasdichte Testloch 70 zu verschließen. Somit kann in einer Ausführungsform ein Hochdruckgas durch das gasdichte Testloch 70 eingeleitet werden, um zu beobachten, ob ein übermäßiger Gasaustritt besteht. Nach Abschluss der Prüfung kann das Wassersperrventil B zurück in das gasdichte Testloch 70 eingesetzt werden, um das gasdichte Testloch 70 zu verschließen.
Vorteilhafte Wirkungen der Ausführungsbeispiele
Eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung besteht darin, dass bei dem erfindungsgemäßen Steuergerät U durch die Ausgestaltungen „die Gehäusebaugruppe 7 ist auf der Wärmeableitbaugruppe 1 angeordnet und deckt das erste Steuermodul 2, die erste leitende Struktur 4 und die zweite leitende Struktur 5 ab“, „die Gehäusebaugruppe 7 umfasst eine Gehäusestruktur 71 und eine auf der Gehäusestruktur 71 angeordnete Abdeckstruktur 72, wobei die Gehäusestruktur 71 einen Gehäusekörper 710, ein erstes Loch 711A, das im Gehäusekörper 710 ausgebildet und der ersten leitenden Struktur 4 zugeordnet ist, ein zweites Loch 712A, das im Gehäusekörper 710 ausgebildet und der zweiten leitenden Struktur 5 zugeordnet ist, ein im Gehäusekörper 710 ausgebildetes erstes Kabelführungsloch 711B und ein im Gehäusekörper 710 ausgebildetes zweites Kabelführungsloch 712B umfasst“ und „der Kabelsatz 8 umfasst ein erstes Kabel 81, das durch das erste Kabelführungsloch 711B hindurchgeführt und elektrisch mit der ersten leitenden Struktur 4 verbunden ist, und ein zweites Kabel 82, das durch das zweite Kabelführungsloch 712B hindurchgeführt und elektrisch mit der zweiten leitenden Struktur 5 verbunden ist“ erreicht werden kann, dass die elektrische Verbindungsstelle zwischen dem ersten Kabel 81 und der ersten leitenden Struktur 4 und die elektrische Verbindungsstelle zwischen dem zweiten Kabel 82 und der zweiten leitenden Struktur 5 in der Gehäusebaugruppe 7 eingeschlossen sind, um zu vermeiden, dass Flüssigkeiten oder Feuchtigkeit aus der äußeren Umgebung diese elektrischen Verbindungsstellen beeinträchtigen.
Weiters kann das erfindungsgemäße Steuergerät U durch das Vorsehen der ersten Unterlegscheibe E1, der zweiten Unterlegscheibe E2 und/oder der Wassersperrhülsen 9 zusätzlich gegen das Eindringen von Flüssigkeiten oder Feuchtigkeit aus der äußeren Umgebung geschützt werden.
Die vorangehenden Offenbarungen stellen keine Einschränkung der Patentansprüche der Erfindung dar, sondern dienen lediglich der Beschreibung möglicher bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Jede gleichwertige Abänderung, die aus der Beschreibung bzw. den Zeichnungen der Erfindung ableitbar ist, fällt daher in die Patentansprüche der Erfindung.
Bezugszeichenliste

U: Steuergerät
1: Wärmeableitbaugruppe
11: Wärmeableitstruktur
110: Auflagefläche
12: Aufnahmeraum
2: Erstes Steuermodul
21: Leiterplatte
2101: Erste Oberfläche
2102: Zweite Oberfläche
21A: Erste Leiterplatte
2101A: Erste Oberfläche
2102A: Zweite Oberfläche
211A: Erstes Substrat
212A: Erste Öffnung
21B: Zweite Leiterplatte
2101B: Erste Oberfläche
2102B: Zweite Oberfläche
211B: Zweites Substrat
212B: Zweite Öffnung
22: Chip
23: Kapazität
24: Erstes Leitelement
25: Zweites Leitelement
26: Drittes Leitelement
3: Zweites Steuermodul
31: Dritte Leiterplatte
311: Erstes Durchgangsloch
312: Zweites Durchgangsloch
313: Drittes Durchgangsloch
314: Viertes Durchgangsloch
315: Fünftes Durchgangsloch
32: Elektronisches Element
4: Erste leitende Struktur
41: Erste Positionierplatte
411: Erster Endabschnitt
412: Zweiter Endabschnitt
42: Erster leitender Zylinder
43: Erstes Fixierloch
5: Zweite leitende Struktur
51: Zweite Positionierplatte
511: Dritter Endabschnitt
512: Vierter Endabschnitt
52: Zweiter leitender Zylinder
53: Zweites Fixierloch
6: Stromerfassungsmodul
7: Gehäusebaugruppe
70: Gasdichtes Testloch
71: Gehäusestruktur
710: Gehäusekörper
711A: Erstes Loch
712A: Zweites Loch
713A: Drittes Loch
714A: Viertes Loch
715A: Fünftes Loch
711B: Erstes Kabelführungsloch
712B: Zweites Kabelführungsloch
713B: Drittes Kabelführungsloch
714B: Viertes Kabelführungsloch
715B: Fünftes Kabelführungsloch
72: Abdeckstruktur
8: Kabelsatz
81: Erstes Kabel
82: Zweites Kabel
83: Drittes Kabel
84: Viertes Kabel
85: Fünftes Kabel
9: Wassersperrhülse
91: Grundkörperabschnitt
92: Erster Anlageabschnitt
93: Zweiter Anlageabschnitt
94: Wassersperrabschnitt
S1: Erstes Fixiermittel
S2: Zweites Fixiermittel
R: Isolierpad
C: Kupferzylinder
T: Wärmeleitendes Material
E1: Erste Unterlegscheibe
E2: Zweite Unterlegscheibe
B: Wassersperrventil
X, Y, Z: Richtung

Claims

Steuergerät (U), dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: - eine Wärmeableitbaugruppe (1); - ein erstes Steuermodul (2), das auf der Wärmeableitbaugruppe (1) angeordnet ist; - eine erste leitende Struktur (4), die auf dem ersten Steuermodul (2) angeordnet und mit dem ersten Steuermodul (2) elektrisch verbunden ist, wobei die erste leitende Struktur (4) eine auf dem ersten Steuermodul (2) angeordnete erste Positionierplatte (41) und einen mit der ersten Positionierplatte (41) verbundenen ersten leitenden Zylinder (42) umfasst; - eine zweite leitende Struktur (5), die auf dem ersten Steuermodul (2) angeordnet und mit dem ersten Steuermodul (2) elektrisch verbunden ist, wobei die zweite leitende Struktur (5) eine auf dem ersten Steuermodul (2) angeordnete zweite Positionierplatte (51) und einen mit der zweiten Positionierplatte (51) verbundenen zweiten leitenden Zylinder (52) umfasst; - eine Gehäusebaugruppe (7), die auf der Wärmeableitbaugruppe (1) angeordnet ist und das erste Steuermodul (2), die erste leitende Struktur (4) und die zweite leitende Struktur (5) abdeckt, wobei die Gehäusebaugruppe (7) eine Gehäusestruktur (71) und eine auf der Gehäusestruktur (71) angeordnete Abdeckstruktur (72) umfasst, wobei die Gehäusestruktur (71) einen Gehäusekörper (710), ein erstes Loch (711A), das im Gehäusekörper (710) ausgebildet und der ersten leitenden Struktur (4) zugeordnet ist, ein zweites Loch (712A), das im Gehäusekörper (710) ausgebildet und der zweiten leitenden Struktur (5) zugeordnet ist, ein im Gehäusekörper (710) ausgebildetes erstes Kabelführungsloch (711B) und ein im Gehäusekörper (710) ausgebildetes zweites Kabelführungsloch (712B) umfasst; und - einen Kabelsatz (8), der ein erstes Kabel (81), das durch das erste Kabelführungsloch (711B) hindurchgeführt und elektrisch mit der ersten leitenden Struktur (4) verbunden ist, und ein zweites Kabel (82), das durch das zweite Kabelführungsloch (712B) hindurchgeführt und elektrisch mit der zweiten leitenden Struktur (5) verbunden ist, umfasst.
Steuergerät (U) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine erste Unterlegscheibe (E1) umfasst, die zwischen der Gehäusestruktur (71) und der Wärmeableitbaugruppe (1) angeordnet ist.
Steuergerät (U) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine zweite Unterlegscheibe (E2) umfasst, die zwischen der Gehäusestruktur (71) und der Abdeckstruktur (72) angeordnet ist.
Steuergerät (U) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner mehrere Wassersperrhülsen (9) umfasst, wobei sich eine der mehreren Wassersperrhülsen (9) in dem ersten Kabelführungsloch (711B) befindet und zwischen dem Gehäusekörper (710) und dem ersten Kabel (81) so angeordnet ist, dass sie an dem Gehäusekörper (710) und dem ersten Kabel (81) anliegt, während sich eine weitere der mehreren Wassersperrhülsen (9) in dem zweiten Kabelführungsloch (712B) befindet und zwischen dem Gehäusekörper (710) und dem zweiten Kabel (82) so angeordnet ist, dass sie an dem Gehäusekörper (710) und dem zweiten Kabel (82) anliegt.
Steuergerät (U) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Wassersperrhülsen (9) einen Grundkörperabchnitt (91), einen an einem Ende des Grundkörperabchnitts (91) ausgebildeten ersten Anlageabschnitt (92), einen am anderen Ende des Grundkörperabchnitts (91) ausgebildeten zweiten Anlageabschnitt (93) und mehrere Wassersperrabschnitte (94), die an dem Grundkörperabchnitt (91) ausgebildet sind und von dem Grundkörperabchnitt (91) vorstehen, umfasst.
Steuergerät (U) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein erstes Fixiermittel (S1) und ein zweites Fixiermittel (S2) umfasst, wobei die erste leitende Struktur (4) ferner ein in der ersten Positionierplatte (41) ausgebildetes erstes Fixierloch (43) und die zweite leitende Struktur (5) ferner ein in der zweiten Positionierplatte (51) ausgebildetes zweites Fixierloch (53) umfasst, während das erste Steuermodul (2) eine dem ersten Fixierloch (43) zugeordnete erste Öffnung (212A) und eine dem zweiten Fixierloch (53) zugeordnete zweite Öffnung (212B) umfasst, wobei das erste Fixiermittel (S1) der Reihe nach durch die erste Öffnung (212A) und das erste Fixierloch (43) hindurch in die Wärmeableitbaugruppe (1) eingreift, um die erste leitende Struktur (4) und das erste Steuermodul (2) auf der Wärmeableitbaugruppe (1) zu fixieren, während das zweite Fixiermittel (S2) der Reihe nach durch die zweite Öffnung (212B) und das zweite Fixierloch (53) hindurch in die Wärmeableitbaugruppe (1) eingreift, um die zweite leitende Struktur (5) und das erste Steuermodul (2) auf der Wärmeableitbaugruppe (1) zu fixieren.
Steuergerät (U) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuermodul (2) ferner eine Leiterplatte (21), ein auf der Leiterplatte (21) angeordnetes erstes Leitelement (24), ein auf der Leiterplatte (21) angeordnetes zweites Leitelement (25) und ein auf der Leiterplatte (21) angeordnetes drittes Leitelement (26) umfasst.
Steuergerät (U) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeableitbaugruppe (1) eine Wärmeableitstruktur (11) und einen Aufnahmeraum (12), der sich auf der Wärmeableitstruktur (11) befindet und gegenüber der Wärmeableitstruktur (11) zurückgesetzt ist, umfasst.
Steuergerät (U) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuermodul (2) eine Leiterplatte (21), einen Chip (22) und eine Kapazität (23) umfasst, wobei die Leiterplatte (21) eine der Wärmeableitbaugruppe (1) abgewandte erste Oberfläche (2101) und eine der Wärmeableitbaugruppe (1) zugewandte zweite Oberfläche (2102) umfasst, wobei der Chip (22) auf der ersten Oberfläche (2101) und die Kapazität (23) auf der zweiten Oberfläche (2102) angeordnet ist, und wobei ein Teil der zweiten Oberfläche (2102) der Leiterplatte (21) an der Wärmeableitstruktur (11) anliegt und sich die auf der zweiten Oberfläche (2102) angeordnete Kapazität (23) in dem Aufnahmeraum (12) befindet.
Steuergerät (U) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (21) eine erste Leiterplatte (21A) und eine zweite Leiterplatte (21B) umfasst, wobei die erste Leiterplatte (21A) ein erstes Substrat (211A) und die zweite Leiterplatte (21B) ein zweites Substrat (211B) umfasst, wobei der Chip (22) auf dem ersten Substrat (211A) und die Kapazität (23) auf dem zweiten Substrat (211B) angeordnet ist.
Steuergerät (U) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien des ersten Substrats (211A) und des zweiten Substrats (211B) voneinander verschieden sind, wobei das erste Substrat (211A) eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das zweite Substrat (211B) besitzt.
Steuergerät (U) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat (211A) elektrisch mit dem zweiten Substrat (211B) verbunden und auf der Wärmeableitbaugruppe (1) angeordnet ist, während das zweite Substrat (211B) auf dem ersten Substrat (211A) angeordnet ist, wobei die vertikale Projektion des ersten Substrats (211A) in Bezug auf die Wärmeableitbaugruppe (1) und die vertikale Projektion des zweiten Substrats (211B) in Bezug auf die Wärmeableitbaugruppe (1) zumindest teilweise überlappen.
Steuergerät (U) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein zweiten Steuermodul (3) umfasst, das auf der Wärmeableitbaugruppe (1) angeordnet ist, wobei das erste Steuermodul (2) und das zweite Steuermodul (3) in einer von der Wärmeableitbaugruppe (1) wegweisenden Richtung gestapelt sind.
Steuergerät (U) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steuermodul (3) eine dritte Leiterplatte (31) umfasst, die ein dem ersten leitenden Zylinder (42) der ersten leitenden Struktur (4) zugeordnetes erstes Durchgangsloch (311) und ein dem zweiten leitenden Zylinder (52) der zweiten leitenden Struktur (5) zugeordnetes zweites Durchgangsloch (312) umfasst, wobei der erste leitende Zylinder (42) durch das erste Durchgangsloch (311) und der zweite leitende Zylinder (52) durch das zweite Durchgangsloch (312) hindurchtritt.
Steuergerät (U) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Stromerfassungsmodul (6) umfasst, das auf dem zweiten Steuermodul (3) angeordnet ist.