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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mindestens eines elektronischen Steuergeräts in einem Kraftfahrzeug, umfassend ein Schutzgehäuse, das einen durch eine Anzahl von Gehäusewandungen begrenzten Aufnahmeraum aufweist, innerhalb dessen das mindestens eine elektronische Steuergerät untergebracht ist, sowie einen Luftströmungskanal, durch den Kühlluft führbar ist und innerhalb dessen das Schutzgehäuse angeordnet ist.
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Kraftfahrzeuge weisen typischerweise eine Mehrzahl elektronischer Steuergeräte auf, mittels derer der Betrieb des Kraftfahrzeugs und eine Vielzahl von Funktionen gesteuert werden können. In diesem Zusammenhang sind zum Beispiel Motorsteuergeräte, Getriebesteuergeräte, Steuergeräte für ein Antiblockiersystem, Steuergeräte zum Ansteuern einer elektronischen Parkbremseinrichtung oder Steuergeräte zum Ansteuern einer Aerodynamikeinrichtung des Kraftfahrzeugs zu nennen. Um die Entwicklungs- und Herstellungskosten zu verringern, werden in unterschiedlichen Fahrzeugmodellreihen von Kraftfahrzeugherstellern häufig identisch ausgeführte Steuergeräte für die entsprechenden Fahrzeugfunktionen verwendet. Um die Steuergeräte vor zu hohen Temperaturen, wie sie zum Beispiel in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs auftreten können, und vor einem Wassereintritt zu schützen, sind die Steuergeräte häufig nur für eine Anordnung in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs geeignet.
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Wenn aufgrund beengter Bauraumverhältnisse eine Positionierung der Steuergeräte im Innenraum des Kraftfahrzeugs nicht möglich ist, müssen entsprechende Schutzmaßnahmen ergriffen werden, um die elektronischen Steuergeräte vor temperatur- und/oder feuchtigkeitsbedingten Beschädigungen zu schützen. Dabei ist zu beachten, dass die elektronischen Komponenten der Steuergeräte während ihres Betriebs ihrerseits Abwärme erzeugen, die in geeigneter Weise abgeführt werden muss, um ein Überhitzen zu vermeiden.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Lösungsansätze bekannt, um die von dem mindestens einen elektronischen Steuergerät während des Betriebs erzeugte Abwärme in geeigneter Weise abzuführen. Beispielsweise offenbaren die
EP 0 860 923 A1 und die
DE 199 34 189 A1 ein Schutzgehäuse zur Aufnahme eines Steuergeräts. Das Schutzgehäuse weist eine Lufteintrittsöffnung und eine Luftaustrittsöffnung auf, durch die Luft zu Kühlzwecken in das Schutzgehäuse hineinströmen und wieder aus diesem herausströmen kann. Dadurch ist es möglich, die während des Betriebs des Steuergeräts entstehende Abwärme abzuführen. Eine ähnliche Lösung offenbart die
DE 103 12 147 A1 . Diese aus dem Stand der Technik vorbekannten Schutzgehäuse ermöglichen aufgrund der Luftdurchströmung des Schutzgehäuses eine wirksame Abführung der während des Betriebs der Steuergeräte generierten Abwärme. Unter Umständen kann jedoch Feuchtigkeit durch die Lufteintritts- beziehungsweise Luftaustrittsöffnung in den Aufnahmeraum des Schutzgehäuses eindringen und zu einer Beschädigung des darin untergebrachten elektronischen Steuergeräts führen.
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Eine Anordnung mindestens eines elektronischen Steuergeräts in einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art, dessen Schutzgehäuse durch die Einwirkung des Fahrtwinds kühlbar ist, ist aus der
EP 0 220 196 B1 bekannt.
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Die vorliegende Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine gattungsgemäße Anordnung mindestens eines elektronischen Steuergeräts in einem Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, die eine besonders effiziente Kühlung des mindestens einen innerhalb des Aufnahmeraums des Schutzgehäuses untergebrachten elektronischen Steuergeräts ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine Anordnung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Anordnung mindestens eines elektronischen Steuergeräts in einem Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass in mindestens einer der Gehäusewandungen des Schutzgehäuses ein Kühlkörper angeordnet ist, der sich abschnittsweise nach außen in den Luftströmungskanal erstreckt und mit der Kühlluft beaufschlagbar ist. Durch die Beaufschlagung des Kühlkörpers mit der Kühlluft kann die während des Betriebs des mindestens einen innerhalb des Schutzgehäuses untergebrachten elektronischen Steuergeräts auftretende Abwärme wirksam und effizient abgeführt werden. Der Kühlkörper besteht vorzugsweise aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus Kupfer. Um die effektive Kühlfläche des Kühlkörpers zu erhöhen, kann der Kühlkörper vorteilhaft eine Anzahl von Kühlrippen aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Kühlkörper in einer unteren Gehäusewandung des Schutzgehäuses angeordnet sein. In einer alternativen Ausführungsform besteht auch die Möglichkeit, dass der Kühlkörper in einer oberen Gehäusewandung des Schutzgehäuses angeordnet ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das elektronische Steuergerät mit dem Kühlkörper verbunden ist. Diese Ausführungsform ist besonders dann zweckmäßig, wenn das Steuergerät ein aus einem metallischen Werkstoff hergestelltes Steuergerätegehäuse aufweist. Die direkte Übertragung der Abwärme des Steuergeräts von dem Steuergerätegehäuse auf den Kühlkörper durch Wärmeleitung ermöglicht eine besonders effiziente Wärmeabfuhr.
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Um eine einfache Montage beziehungsweise Demontage zu ermöglichen, besteht in einer zweckmäßigen Ausgestaltung die Möglichkeit, dass das elektronische Steuergerät mit dem Kühlkörper verschraubt ist. Eine derartige Schraubverbindung lässt sich sehr einfach herstellen und bei Bedarf auch wieder lösen, um zum Beispiel das elektronische Steuergerät im Falle eines Defekts austauschen zu können.
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Um die Wärmeleitung weiter zu verbessern, kann in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass zwischen dem elektronischen Steuergerät und dem Kühlkörper ein Wärmeleitmittel angeordnet ist.
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Das Wärmeleitmittel kann vorteilhaft so ausgebildet sein, dass es flächig zwischen dem Steuergerät und dem Kühlkörper angeordnet ist. Dadurch wird eine besonders effiziente Wärmeleitung erreicht. Das Wärmeleitmittel kann insbesondere als Wärmeleitmatte ausgebildet sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass das Steuergerät im Inneren des Aufnahmeraums des Schutzgehäuses von dem in der oberen Gehäusewandung des Schutzgehäuses vorgesehenen Kühlkörper beabstandet angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Steuergerätegehäuse aus Kunststoff hergestellt ist, so dass eine Wärmeübertragung von dem Steuergerätegehäuse auf den Kühlkörper durch Wärmeleitung nicht zweckmäßig ist. Während des Betriebs des Steuergeräts steigt erwärmte Luft im Inneren des Aufnahmeraums auf und wird mittels des oberhalb des Steuergeräts angeordneten Kühlkörpers, der in den Kühlluftstrom hineinragt, abgeführt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass in einer unteren Gehäusewandung des Schutzgehäuses ein erster Kühlkörper angeordnet ist und in einer oberen Gehäusewandung des Schutzgehäuses ein zweiter Kühlkörper angeordnet ist. Dadurch kann die Kühlung noch effizienter gestaltet werden. Eine Umströmung beider Kühlkörper mit Kühlluft ermöglicht eine besonders effiziente Abführung der Abwärme.
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Vorzugsweise kann zumindest ein erstes elektronisches Steuergerät mit dem ersten Kühlkörper verbunden sein. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das erste elektronische Steuergerät ein Steuergerätegehäuse aufweist, das aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist. Eine direkte Übertragung der Abwärme des ersten Steuergeräts von dem Steuergerätegehäuse auf den ersten Kühlkörper durch Wärmeleitung ermöglicht eine besonders effiziente Wärmeabfuhr.
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Zur Vereinfachung der Montage beziehungsweise Demontage kann das erste elektronische Steuergerät mit dem ersten Kühlkörper verschraubt sein.
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Für eine Verbesserung der Wärmeübertragung kann zwischen dem ersten Steuergerät und dem ersten Kühlkörper ein Wärmeleitmittel angeordnet sein. Vorzugsweise kann das Wärmeleitmittel so ausgebildet sein, dass es flächig zwischen dem ersten Steuergerät und dem ersten Kühlkörper angeordnet ist, um dadurch eine flächige thermische Kopplung zu erreichen. Das Wärmeleitmittel kann insbesondere als Wärmeleitmatte ausgebildet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass ein zweites elektronisches Steuergerät im Inneren des Aufnahmeraums des Schutzgehäuses von dem in der oberen Gehäusewandung des Schutzgehäuses vorgesehenen zweiten Kühlkörper beabstandet angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Steuergerätegehäuse des zweiten elektronischen Steuergeräts aus Kunststoff hergestellt ist, so dass eine Wärmeübertragung von dem Steuergerätegehäuse auf den Kühlkörper durch Wärmeleitung nicht zweckmäßig ist. Während des Betriebs des zweiten Steuergeräts steigt erwärmte Luft im Inneren des Aufnahmeraums auf und wird mittels des oberhalb des zweiten Steuergeräts angeordneten Kühlkörpers, der abschnittsweise in den Kühlluftstrom hineinragt, wirksam in die Umgebung abgeführt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Luftströmungskanal so ausgebildet sein, dass ein Teil der Kühlluft oberhalb des Schutzgehäuses und ein Teil der Kühlluft unterhalb des Schutzgehäuses entlangströmen kann. Innerhalb des Luftströmungskanals können zum Beispiel geeignete Luftlenkmittel angeordnet sein, welche die Kühlluft in der gewünschten Weise entsprechend lenken können.
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Die für die Kühlung der Anordnung erforderliche Kühlluft kann durch den während der Fahrt des Kraftfahrzeugs auftretenden Fahrtwind bereitgestellt werden, der teilweise in den Luftströmungskanal der Anordnung geleitet wird. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Anordnung eine Luftventilationseinrichtung umfasst, die dazu ausgebildet ist, Luft von einer Ansaugseite anzusaugen, zu verdichten und die verdichtete Luft als Kühlluft in den Luftströmungskanal auszustoßen. Dadurch kann ein hoher Luftdurchsatz innerhalb des Luftströmungskanals erreicht werden. Die Luftventilationseinrichtung kann innerhalb des Luftströmungskanals oder in Strömungsrichtung der Luft vor dem Luftströmungskanal angeordnet sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende 1, die eine schematisch stark vereinfachte, teilweise geschnittene Darstellung einer Anordnung 1 mindestens eines elektronischen Steuergeräts 2, 3 in einem Kraftfahrzeug zeigt.
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Die Anordnung 1 umfasst ein Schutzgehäuse 4, das einen geschlossenen, durch eine Anzahl von Gehäusewandungen 40, 41, 42, 43 begrenzten Aufnahmeraum 44 aufweist, innerhalb dessen in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zwei elektronische Steuergeräte 2, 3 des Kraftfahrzugs untergebracht sind. Ein erstes elektronisches Steuergerät 2 weist ein Steuergerätegehäuse 20 auf, das vorliegend aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist. Ein zweites elektronisches Steuergerät 3 weist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein Steuergerätegehäuse 30 auf, das aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. Um die innerhalb des Schutzgehäuses 4 untergebrachten elektronischen Steuergeräte 2, 3 vor einem Wassereintritt, insbesondere vor dem Eintritt von Spritzwasser, und dem Eindringen von Schmutz zu schützen, ist das Schutzgehäuse 4 geschlossen und nach außen abgedichtet ausgeführt.
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Ferner umfasst die Anordnung 1 einen Luftströmungskanal 5, innerhalb dessen das Schutzgehäuse 4 mit den darin untergebrachten elektronischen Steuergeräten 2, 3 angeordnet ist. Durch den Luftströmungskanal 5 kann Kühlluft zum Kühlen des Schutzgehäuses 1 geführt werden. Das Schutzgehäuse 4 ist innerhalb des Luftströmungskanals 5 so positioniert, dass die Kühlluft oberhalb und unterhalb des Schutzgehäuses 4 an diesem vorbeiströmen kann. Optional kann innerhalb des Luftströmungskanals 5 zumindest ein Luftlenkmittel angeordnet sein, welches so ausgebildet ist, dass es die Kühlluft innerhalb des Luftströmungskanals 5 in der gewünschten Weise lenken kann.
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In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist darüber hinaus eine Luftventilationseinrichtung 9 innerhalb des Luftströmungskanals 5 angeordnet. Diese Luftventilationseinrichtung 9 ist dazu ausgebildet, Luft von einer Ansaugseite anzusaugen, zu verdichten und anschließend die verdichtete Luft als Kühlluft in den Luftströmungskanal 5 auszustoßen. Die durch Pfeile symbolisierte Kühlluft umströmt das Schutzgehäuse 4, so dass von den elektronischen Steuergeräten 2, 3 während ihres Betriebs generierte Abwärme durch die vorbeiströmende Kühlluft abgeführt werden kann. Dadurch kann eine wirksame Kühlung der elektronischen Steuergeräte 2, 3 erreicht werden. Die Luftventilationseinrichtung 9 muss nicht zwingend vorgesehen sein. In bestimmten Einbausituationen, bei denen der während der Fahrt des Kraftfahrzeugs auftretende Fahrtwind, der in den Luftströmungskanal 5 eingeleitet wird, ausreichend ist, um eine wirksame Kühlung des Gehäuses 4 zu erreichen, kann auf die zusätzliche Luftventilationseinrichtung 9 verzichtet werden.
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Vorliegend ist in einer unteren Gehäusewandung 40 des Schutzgehäuses 4 ein erster Kühlkörper 6 mit einer Anzahl von Kühlrippen 60 angeordnet, der sich abschnittsweise in den Luftströmungskanal 5 hinein erstreckt, so dass er mit der Kühlluft beaufschlagt werden kann. Der erste Kühlkörper 6 ist über ein Wärmeleitmittel mit dem aus einem metallischen Werkstoff hergestellten Steuergerätegehäuse 20 des ersten Steuergeräts 2 thermisch gekoppelt. Das Wärmeleitmittel ist in diesem Ausführungsbeispiel als Wärmeleitmatte 7 ausgebildet, die flächig zwischen dem Steuergerätegehäuse 20 und dem ersten Kühlkörper 6 angeordnet ist. Dadurch wird eine besonders effiziente Wärmeleitung zwischen dem Steuergerätegehäuse 20 des ersten Steuergeräts 2 und dem ersten Kühlkörper 6 erreicht. Das Steuergerätegehäuse 20 ist unter Zwischenlage der Wärmeleitmatte 7 vorzugsweise kraftschlüssig mit dem ersten Kühlkörper 6 verbunden. Der erste Kühlkörper 6 und das Steuergerätegehäuse 20 können insbesondere miteinander verschraubt sein. Eine derartige Schraubverbindung ermöglicht eine einfache Befestigung des Steuergerätegehäuses 20 des ersten Steuergeräts 2 an dem ersten Kühlkörper 6 unter Zwischenlage der Wärmeleitmatte 7. Zusätzliche Befestigungsmittel für die Befestigung der Wärmeleitmatte 7 sind nicht erforderlich. Eine Demontage des ersten Steuergeräts 2 von dem ersten Kühlkörper 6 ist durch Lösen der Schraubverbindung ebenfalls sehr einfach möglich. Alternativ kann zum Beispiel auch vorgesehen sein, das Steuergerätegehäuse 2 stoffschlüssig mit der Wärmeleitmatte 7 zu verbinden und diese ihrerseits stoffschlüssig mit dem ersten Kühlkörper 6 zu verbinden. Diese stoffschlüssigen Verbindungen können insbesondere Klebeverbindungen, insbesondere unter Verwendung einer geeigneten Wärmeleitpaste, sein.
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Das zweite Steuergerät 3 mit dem Steuergerätegehäuse 30 aus Kunststoff ist oberhalb des ersten Steuergeräts 2 innerhalb des Aufnahmeraums 44 des Schutzgehäuses 1 positioniert. In einer oberen Gehäusewandung 41, die sich oberhalb des zweiten Steuergeräts 3 erstreckt, ist ein zweiter Kühlkörper 8 mit einer Anzahl von Kühlrippen 80 angeordnet, der sich abschnittsweise in den Luftströmungskanal 5 erstreckt. Das zweite Steuergerät 3 befindet sich also nicht in einem unmittelbaren Kontakt mit dem zweiten Kühlkörper 8, sondern ist von diesem beabstandet im Aufnahmeraum 44 des Schutzgehäuses 4 angeordnet. Die während des Betriebs des zweiten Steuergeräts 3 entstehende Abwärme, die in 1 durch entsprechende Pfeile symbolisiert ist, steigt innerhalb des Aufnahmeraums 44 des Schutzgehäuses 4 auf und wird über den zweiten Kühlkörper 8 an die oberhalb des Schutzgehäuses 4 vorbeiströmende Kühlluft abgegeben.
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Mittels der beiden Kühlkörper 6, 8 ist eine effiziente Kühlung der innerhalb des geschlossenen Schutzgehäuses 4 untergebrachten elektronischen Steuergeräte 2, 3 möglich, so dass wärmebedingte Beschädigungen der elektronischen Steuergeräte 2, 3 wirksam verhindert werden können. Dadurch, dass das Schutzgehäuse 4 geschlossen und gegenüber der Umgebung abgedichtet ausgeführt ist, kann der Eintrag von Feuchtigkeit, insbesondere Spritzwasser, in den Aufnahmeraum 44 des Schutzgehäuses 4 wirksam verhindert werden. Dadurch ist es möglich, das Schutzgehäuse 4 auch in spritzwassergefährdeten Bereichen des Kraftfahrzeugs zu positionieren.
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Vorstehend wurde eine Anordnung 1 des Schutzgehäuses 4 zur Aufnahme mindestens eines elektronischen Steuergeräts 2, 3 in einem Kraftfahrzeug erläutert, bei der zwei Steuergeräte 2, 3 mit Steuergerätegehäusen 20, 30 aus unterschiedlichen Werkstoffen innerhalb des Aufnahmeraums 44 des Schutzgehäuses 4 untergebracht sind. Es versteht sich, dass die Ausführung des Schutzgehäuses 4 nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist.
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Das Schutzgehäuse 4 kann auch so ausgeführt sein, dass es nur einen Kühlkörper 6, 8 aufweist. Wenn innerhalb des Schutzgehäuses 4 zum Beispiel nur dasjenige Steuergerät 2 untergebracht ist, dessen Steuergerätegehäuse 20 aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist, kann der Kühlkörper 6 in der oberen oder unteren Gehäusewandung 40, 41 angeordnet sein und in der oben erläuterten Weise mit dem Steuergerätegehäuse 20 verbunden, insbesondere verschraubt sein.
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Wenn innerhalb des Schutzgehäuses 4 nur dasjenige Steuergerät 3 untergebracht ist, dessen Steuergerätegehäuse 30 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, kann der Kühlkörper 8 zweckmäßig in der oberen Gehäusewandung 41 angeordnet sein. Das Steuergerät 3 ist von dem Kühlkörper 8 beabstandet innerhalb des Aufnahmeraums 44 des Schutzgehäuse 4 angeordnet. Die von dem Steuergerät 3 abgegebene und innerhalb des Aufnahmeraums 44 aufsteigende Abwärme wird mittels des darüber angeordneten Kühlkörpers 8 auf die an der Oberseite des Schutzgehäuses 4 vorbeiströmende Kühlluft übertragen.
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Abschließend soll angemerkt werden, dass innerhalb des Aufnahmeraums 44 des Schutzgehäuses 4 mehr als zwei elektronische Steuergeräte 2, 3 und/oder mehr als zwei Kühlkörper 6, 8 in den Gehäusewandungen 40, 41, 42, 43 angeordnet sein können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0860923 A1 [0004]
- DE 19934189 A1 [0004]
- DE 10312147 A1 [0004]
- EP 0220196 B1 [0005]
