WO2006131428A1 - Elektronisches steuergerät für ein kraftfahrzeug, insbesondere für eine getriebesteuerung - Google Patents

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    • H05K5/0047—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units having a two-part housing enclosing a PCB
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    • F16H59/68—Inputs being a function of gearing status
    • F16H59/72—Inputs being a function of gearing status dependent on oil characteristics, e.g. temperature, viscosity

Definitions

  • the invention relates to an electronic control unit for a motor vehicle, in particular for a transmission control, wel ⁇ Ches is arranged in or on a drive train, consisting of a housing arranged in a printed circuit board, which carries electronic components.
  • an electronic Steuerein ⁇ direction is known, which is arranged in the drive train of a motor vehicle between an internal combustion engine and a transmission in a bell housing.
  • a cooling is provided by compressed air.
  • the control device is arranged in an air bypass to ⁇ and flows around the ge for the actuation of the actuator ⁇ used compressed air. Since this cooling is not sufficient, a Peltier element is additionally arranged on the control unit, the cold side of which faces the control unit and thereby cools the electronic components. In addition, cooling fins are still formed on the control unit.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a Steuerge ⁇ advises, which also withstands an extremely high temperature level at the installation and ensures reliable operation of the electronics.
  • the object is achieved in that an electronic heat protection barrier is arranged between the printed circuit board and the housing.
  • the invention has the advantage that the cooling takes place directly in the vicinity of the electronic components themselves.
  • heat barrier ensures that the penetrating from the environment into the control unit heat is dissipated immediately and does not even act on the components. In this way, it is easily possible to ensure the operating temperature of the electronic components.
  • the heat protection barrier is designed as a cooling element, in which a coolant is guided.
  • the cooling element is formed like a tube and is connected via a coolant inlet with a coolant reservoir, the heated coolant is discharged and tracked cooler coolant from the reservoir.
  • the coolant inlet is designed as a valve, wherein the valve is connected to a, the coolant inlet depending on the housing interior temperature controlling electronics.
  • the coolant inlet is controlled with a valve attached ⁇ which is connected to the coolant inlet in depen ⁇ dependence of the housing temperature controlling electronics.
  • a coolant outlet is arranged on the housing.
  • the leadership of the coolant takes place from the coolant inlet via the cooling element through the housing and is discharged from here to the environment.
  • the cooling system may be a compressed air system, a hydraulic system or a fuel system.
  • a temperature-conducting plastic film is angeord ⁇ net between the cooling element and the circuit board. Such a plastic film also helps to keep the ambient temperature away from the electronics.
  • control unit with the drive train has a common casing. This jacket serves to reduce the noise level, but prevents the heat dissipation through the housing on the other side.
  • the electronic heat protection barrier surrounds the printed circuit board on both sides.
  • the invention allows numerous design possibilities.
  • FIG. 1 shows a gearbox control unit on the transmission of the motor vehicle
  • FIG. 2 shows the gearbox control unit in the closed state
  • Figure 3 is an exploded view of the Getriebe Strukturgerä ⁇ tes.
  • the transmission control device 1 is arranged a non further darg Horen drive train of a Kraftfahrzeu ⁇ ges on the gearbox.
  • the drive train includes the Verbrennungsmo ⁇ tor, the clutch, the transmission and / or a retarder, wherein the control unit 1 can also be arranged on these modules.
  • the transmission 2 comprises an actuator block 3 with actuators 4, wherein the control unit 2 sets up on the actuator block 3 is ⁇ .
  • the control unit 1, the transmission 2 and the Aktua ⁇ gate block 3 are surrounded by noise protection reasons with a sheath 5.
  • the transmission control unit 1 has, in addition to two connector strips 6 and 7, an air inlet valve 8 and an air outlet valve 9.
  • the air inlet valve 8 is connected via a compressed air line 10 to a compressed air reservoir 11.
  • Plastic body 13 which is covered with a KunststoffOberteil 14. About a plurality of screw 15, the main body 13 and the cover 14 are interconnected.
  • a circuit board 17 is inserted in the base body 13, which carries electronics.
  • the circuit board 17 is connected via a connecting element 19 in the form of a plug with egg ⁇ ner further, electrical-carrying circuit board 18 which contacts the valves 8, 9.
  • a connecting element 19 in the form of a plug with egg ⁇ ner
  • electrical-carrying circuit board 18 which contacts the valves 8, 9.
  • cooling element 22 made of aluminum, the coolant of which guides leading tubes 23 in a meandering manner. lays are.
  • This cooling element 22 is followed by a seal 24 and a heat shield 25.
  • the cooling element 22 is screwed during assembly with the base body 13 and the cover 14 by means of screws 15 to form a structural unit.
  • the compressed air inlet valve 8 is arranged on the cooling element 22 and the air outlet 9 on the carrier body 13.
  • the compressed air is fed through the inlet valve 8 via the meander derförmigen cooling coils 23 of the cooling element 22 and flows through not illustrated openings in thedeele ⁇ element 22 and the electronics 17 and exits the housing through the air outlet 9 in the base body. 13
  • This cooling system allows cooling of the control unit 1 by the aluminum cooling element 22 with compressed air of an existing in the vehicle compressed air system.
  • the meandering cooling coils 23 of the cooling element 22 guarantee a sufficient drop in temperature from the environment to the electronics.
  • the plastic film 21 amplifies this Temperaturgra ⁇ served by transmission of cooling power from the cooling element 22 to the electronics.
  • a temperature sensor 26 Via a temperature sensor 26, the current temperature of the electronics is measured internally and a nalysiert to a microcontroller, which is also located on the circuit board 17 a. This microcontroller decides whether the valve 8 is activated. This control allows energy ⁇ reduction, since the compressed air is only passed into the heat sink 22, if the temperature conditions within the control unit 1 require this in order to maintain the operation of e- lektronischen components.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Getriebesteuerung, welches in oder an einem Antriebsstrang angeordnet ist, bestehend aus einer in einem Gehäuse (13, 14) angeordneten Leiterplatte (17), die elektronische Bauelemente trägt, wobei zwischen der Leiterplatte (17) und dem Gehäuse (13, 14) eine Elektronikwärmeschutzbarriere (22) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Elektronisches Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, insbesonde¬ re für eine Getriebesteuerung
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Getriebesteuerung, wel¬ ches in oder an einem Antriebsstrang angeordnet ist, bestehend aus einer in einem Gehäuse angeordneten Leiterplatte, die elektronische Bauelemente trägt.
Aus der DE 102 39 634 Al ist eine elektronische Steuerein¬ richtung bekannt, welche im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe in einer Gehäuseglocke angeordnet ist. Da allerdings im In¬ nenraum der Gehäuseglocke durch die Wärme der Brennkraftma¬ schine und durch die Wärme von Aktuatoren eine hohe Tempera¬ tur entsteht, die die elektronischen Bauteile der Steuereinrichtung zerstören könnte, ist eine Kühlung mit Druckluft vorgesehen. Dazu ist das Steuergerät in einem Luftbypass an¬ geordnet und wird von der zur Betätigung des Aktuators ge¬ nutzten Druckluft umströmt. Da diese Kühlung nicht ausreicht, ist zusätzlich ein Peltier-Element am Steuergerät angeordnet, dessen kalte Seite dem Steuergerät zugekehrt ist und die da- durch die elektronischen Bauteile kühlt. Darüber hinaus sind noch Kühlrippen an dem Steuergerät ausgebildet.
Trotz dieser Maßnahmen zur Kühlung kommt es zu Ausfällen dieser elektronischen Bauteile, da solche Bauteile nicht für so extrem hohe Dauertemperaturen ausgelegt sind.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Steuerge¬ rät anzugeben, welches auch einem extrem hohen Temperaturniveau am Einbauort standhält und eine zuverlässige Funktion der Elektronik gewährleistet. Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuse eine Elektronikwärmeschutzbarriere angeordnet ist.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Kühlung unmittelbar in der Nähe der elektronischen Bauelemente selbst erfolgt. Durch die im Gehäuse selbst angeordnete Wärmebarriere wird gewährleistet, dass die aus der Umgebung in das Steuergerät eindringende Wärme sofort abgeführt wird und gar nicht erst auf die Bauelemente wirkt. Auf diese Art und Weise ist es einfach möglich, die Betriebstemperatur der elektronischen Bauelemente zu gewährleisten.
Auf Grund der Erfindung ist die Funktion der Elektronik des Steuergerätes bei Dauertemperaturen bis 130 0C und Spitzen¬ temperaturen bis 150 0C ohne Systemausfall gewährleistet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Wärmeschutzbarriere als Kühlelement ausgebildet, in welchem ein Kühlmittel geführt ist. Durch die Führung des Kühlmittels wird die von außen aufgenommene Wärme sofort aus dem Gehäuse des Steuerge¬ rätes abgeführt.
Besonders einfach ist dies zu gewährleisten, wenn das Kühl- mittel Druckluft ist.
Dadurch, dass das Kühlelement röhrenartig ausgebildet ist und über einen Kühlmitteleinlass mit einem Kühlmittelreservoir verbunden ist, wird das erwärmte Kühlmittel abgeführt und kühleres Kühlmittel aus dem Reservoir nachgeführt.
Um die Kühlung nach Bedarf ein- und ausschalten zu können, ist der Kühlmitteleinlass als Ventil ausgebildet, wobei das Ventil mit einer, den Kühlmitteleintritt in Abhängigkeit von der Gehäuseinnentemperatur steuernden Elektronik verbunden ist. Alternativ wird der Kühlmitteleinlass mit einem Ventil ange¬ steuert, welches mit der, den Kühlmitteleintritt in Abhän¬ gigkeit von der Gehäuseinnentemperatur steuernden Elektronik verbunden ist.
In einer Weiterbildung ist am Gehäuse ein Kühlmittelauslass angeordnet. Die Führung des Kühlmittels erfolgt dabei vom Kühlmitteleinlass über das Kühlelement durch das Gehäuse und wird von hier an die Umgebung abgegeben.
Vorteilhafterweise kann das Kühlsystem ein Druckluftsystem, ein Hydrauliksystem oder ein KraftstoffSystem sein.
In einer Ausgestaltung ist zwischen dem Kühlelement und der Leiterplatte eine temperaturleitende Kunststofffolie angeord¬ net. Eine solche Kunststofffolie trägt zusätzlich dazu bei, die Umgebungstemperatur von der Elektronik fernzuhalten.
Auf Grund der im Steuergerät selbst angeordneten Elektronik- wärmeschutzbarriere ist es möglich, dass das Steuergerät mit dem Antriebsstrang eine gemeinsame Ummantelung aufweist. Diese Ummantelung dient der Herabsetzung des Geräuschpegels, verhindert aber auf der anderen Seite die Wärmeabfuhr durch das Gehäuse.
Um den Wärmeschutz innerhalb des Steuergerätes zu erhöhen, umgibt die Elektronikwärmeschutzbarriere die Leiterplatte beidseitig.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsmöglichkeiten zu.
Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 ein Getriebesteuergerät am Getriebe des Kraftfahr- zeuges,
Figur 2 das Getriebesteuergerät im geschlossenen Zustand, Figur 3 eine Explosionsdarstellung des Getriebesteuergerä¬ tes .
In Figur 1 ist das Getriebesteuergerät 1 am Getriebe 2 eines nicht weiter dargstellten Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeu¬ ges angeordnet. Zum Antriebstrang gehören der Verbrennungsmo¬ tor, die Kupplung, das Getriebe und/ oder ein Retarder, wobei das Steuergerät 1 auch an diesen Baugruppen angeordnet sein kann.
Das Getriebe 2 weist einen Aktuatorblock 3 mit Aktuatoren 4 auf, wobei das Steuergerät 2 auf dem Aktuatorblock 3 aufge¬ setzt ist. Das Steuergerät 1, das Getriebe 2 und der Aktua¬ torblock 3 sind aus Lärmschutzgründen mit einer Ummantelung 5 umgeben.
Das Getriebesteuergerät 1 weist neben zwei Steckerleisten 6 und 7, ein Lufteinlassventil 8 und ein Luftauslassventil 9 auf. Das Lufteinlassventil 8 ist über eine Druckluftleitung 10 mit einem Druckluftreservoir 11 verbunden.
In Figur 2 ist das Getriebesteuergerät im geschlossenen Zu¬ stand dargestellt. Auch hier sind das Drucklufteinlassventil 8 und ein Druckluftauslasselement 9 zu erkennen. Dabei ist das Gehäuse zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem
Kunststoffgrundkörper 13, welcher mit einem KunststoffOberteil 14, abgedeckt ist. Über mehrere Schraubverbindungen 15 sind der Grundkörper 13 und die Abdeckung 14 miteinander verbunden.
Gemäß Figur 3 ist in dem Grundkörper 13 eine Leiterplatte 17 eingelegt, die eine Elektronik trägt. Die Leiterplatte 17 ist über ein Verbindungselement 19 in Form eines Steckers mit ei¬ ner weiteren, Elektrik tragende Leiterplatte 18 verbunden, welche die Ventile 8, 9 kontaktiert. An eine Kälteleitfolie
21 schließt sich ein aus Aluminium bestehendes Kühlelement 22 an, dessen Kühlmittel führende Röhren 23 mäanderförmig ver- legt sind. An dieses Kühlelement 22 schließen sich eine Dich¬ tung 24 und ein Hitzeschild 25 an. Das Kühlelement 22 wird bei der Montage mit dem Grundkörper 13 und der Abdeckung 14 mittels Schrauben 15 zu einer baulichen Einheit verschraubt.
Das Presslufteinlassventil 8 ist dabei an dem Kühlelement 22 und das Luftauslasselement 9 am Trägerkörper 13 angeordnet.
Die Pressluft wird durch das Einlassventil 8 über die mäan- derförmigen Kühlschlangen 23 des Kühlelementes 22 geführt und fließt durch nicht weiter dargestellte Öffnungen im Kühlele¬ ment 22 und der Elektronik 17 und verlässt das Gehäuse über das Luftauslasselement 9 im Grundkörper 13.
Dieses Kühlsystem ermöglicht eine Kühlung des Steuergerätes 1 durch das Aluminiumkühlelement 22 mit Pressluft eines an sich im Fahrzeug vorhandenen Pressluftsystems. Die mäanderförmigen Kühlschlangen 23 des Kühlelementes 22 garantieren einen ausreichenden Temperaturabfall von der Umgebung zu der Elektro- nik. Die Kunststofffolie 21 verstärkt diesen Temperaturgra¬ dienten durch Übertragung der Kühlleistung vom Kühlelement 22 auf die Elektronik.
Über einen Temperatursensor 26 wird die aktuelle Temperatur der Elektronik intern gemessen und an einen MikroController, welcher sich ebenfalls auf der Leiterplatte 17 befindet, a- nalysiert. Dieser Mikrocontroller entscheidet, ob das Ventil 8 angesteuert wird. Diese Steuerung ermöglicht eine Energie¬ reduzierung, da die Pressluft nur dann in den Kühlkörper 22 geleitet wird, wenn die Temperaturverhältnisse innerhalb des Steuergerätes 1 dies erfordern, um die Funktionsweise der e- lektronischen Bauelemente aufrechtzuerhalten.

Claims

Patentansprüche
1. Elektronisches Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, insbe¬ sondere für eine Getriebesteuerung, welches in oder an ei- nem Antriebsstrang angeordnet ist, bestehend aus einer in einem Gehäuse angeordneten Leiterplatte, die elektronische Bauelemente trägt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen der Leiterplatte (17) und dem Gehäu¬ se (13, 14) eine Elektronikwärmeschutzbarriere (22) ange- ordnet ist.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wärmeschutzbarriere (22) als Kühlelement ausgebildet ist, in welchem ein Kühlmittel ge- führt ist.
3. Steuergerät nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kühlmittel Druckluft ist.
4. Steuergerät nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kühlelement röhrenartig ausge¬ bildet ist und über einen Kühlmitteleinlass (8) mit einem Kühlmittelreservoir (11) verbunden ist.
5. Steuergerät nach Anspruch 4 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kühlmitteleinlass (8) als Ven¬ til ausgebildet ist, wobei das Ventil mit einer, dem Kühl¬ mitteleintritt in Abhängigkeit von der Gehäuseinnentempe¬ ratur steuernden Elektronik (18) verbunden ist.
6. Steuergerät nach Anspruch 4 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kühlmitteleinlass (8) von einem Ventil angesteuert wird, welches mit der, dem Kühlmit¬ teleintritt in Abhängigkeit von der Gehäuseinnentemperatur steuernden Elektronik (18) verbunden ist.
7. Steuergerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Kühlmittelauslass (9) am Gehäu¬ se angeordnet ist.
8. Steuergerät nach einem der Ansprüche 2 oder 4, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen dem Kühlelement (22) und der Leiterplatte (17) eine tempera¬ turleitende Folie (21) angeordnet ist.
9. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es eine gemeinsame Ummantelung (5) mit dem Antriebsstrang (2) aufweist .
10. Steuergerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Elektronikwärmeschutzbarriere 22) die Leiterplatte (17) beidseitig umgibt.
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