WO2025002598A1 - Hochvoltbox für ein elektrisch angetriebenes fahrzeug - Google Patents

Hochvoltbox für ein elektrisch angetriebenes fahrzeug Download PDF

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WO2025002598A1
WO2025002598A1 PCT/EP2024/053867 EP2024053867W WO2025002598A1 WO 2025002598 A1 WO2025002598 A1 WO 2025002598A1 EP 2024053867 W EP2024053867 W EP 2024053867W WO 2025002598 A1 WO2025002598 A1 WO 2025002598A1
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WO
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base plate
channel unit
components
cooling channel
voltage box
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PCT/EP2024/053867
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Schmid
Claudiu-Ioan HUDREA
Sorin Catalin Hardaut
Rudolf Meixner
Martin Werner
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Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change

Definitions

  • the present invention relates to a high-voltage box for an electrically powered vehicle, comprising a housing with components of a DC-DC converter and components of an on-board charger arranged therein.
  • High-voltage boxes are installed in electrically powered vehicles, which in particular have a DC-DC converter to provide a low voltage for the 12 V electrical system and an on-board charger that charges the vehicle's high-voltage battery with a mains voltage.
  • These assemblies are arranged in a housing that is typically made of die-cast aluminum.
  • a liquid cooler is often provided for this purpose. This can be arranged centrally within the housing so that both its top and bottom can be used to arrange power components on it.
  • the liquid cooler is made of die-cast aluminum and has very good thermal conductivity.
  • a coolant for example a water-glycol mixture, flows through it during operation.
  • the disadvantage of such a cooler is the relatively complex production and the relatively large installation space, which is required due to the required material thickness, among other things.
  • the relatively high material thickness is also accompanied by a disadvantageously high weight.
  • a high-voltage box for an electrically powered vehicle comprising a housing with components of a DC-DC converter and components of an on-board charger arranged therein.
  • a liquid cooler is arranged in the housing, which has a base plate with a top and a bottom, and a cooling channel unit arranged adjacent to the bottom of the base plate made of a deep-drawn sheet with a top and a bottom. Cooling channels are formed in the deep-drawn sheet between the top of the cooling channel unit and the bottom of the base plate.
  • the deep-drawn sheet of the cooling channel unit and/or the base plate are shaped in such a way that cooling channels are formed between the top of the cooling channel unit and the bottom of the base plate.
  • the cooling channels can be formed by recesses in the cooling channel unit introduced during deep drawing, with the base plate forming the missing wall of the cooling channels.
  • Components of the DC-DC converter and components of the on-board charger are arranged on the top of the base plate and on the bottom of the cooling channel unit.
  • the high-voltage box has the advantage that the liquid cooler can be made significantly lighter and more compact than a die-cast liquid cooler due to the cooling channel unit being made from deep-drawn sheet metal.
  • the components of the DC-DC converter and the on-board charger are arranged on both sides of the liquid cooler, its cooling capacity is used optimally.
  • cavities made of sheet metal, in particular deep-drawn sheet metal are arranged on the upper side of the base plate and/or on the underside of the cooling channel unit, which cavities are designed to accommodate components of the DC-DC converter and components of the on-board charger, and in which the components are cast with a casting compound.
  • cavities for components such as PFC chokes and transformers on the top of the base plate and/or on the bottom of the cooling channel unit, which can also consist of deep-drawn sheets and are connected to the base plate or the cooling channel unit, for example by means of a brazing process or by means of laser welding.
  • These cavities accommodate the relevant components and at the same time form a housing for the subsequently introduced potting compound. This enables optimal heat transfer to the coolant.
  • further components of the DC-DC converter and of the on-board charger are arranged on substrates which are arranged in the housing at a distance from the liquid cooler above and/or below the liquid cooler, in particular on opposite sides of the liquid cooler.
  • the substrates arranged at a distance from the liquid cooler are supported, for example, by bushings and/or bolts on the base plate and/or the cooling channel unit.
  • bushings or bolts positioned in such a way that they extend through the liquid cooler and fix circuit boards above and below, in other words on opposite sides, of the liquid cooler together in one position. This means that the number of required bushings or bolts can be kept to a minimum.
  • the base plate has a thickness D of 1.5 mm ⁇ D ⁇ 4 mm and the cooling channel unit has a material thickness d of 0.5 mm ⁇ d ⁇ 2 mm.
  • the thickness D can be approximately 3 mm and the thickness d 1.5 mm.
  • Such dimensions can be easily produced using common deep-drawing processes and provide good heat transfer, and the relatively small thicknesses D, d can result in weight savings.
  • turbulators made of aluminum sheet are arranged in the cooling channels, which ensure a turbulent flow of the coolant through the cooling channels and thus ensure particularly good heat dissipation.
  • the turbulators can be arranged in particular in areas of the cooling channels in which a particularly high heat input occurs due to the power components arranged thereon.
  • the turbulators can in particular be structures made of strips of aluminum sheet that have been deep-drawn into a suitable shape, for example a wave shape. They can be connected to the cooling channel unit and/or the base plate by a brazing process or laser welding.
  • the housing of the high-voltage box has an upper housing part and a lower housing part, wherein the upper housing part is connected to the upper side of the base plate, wherein the base plate is connected at least in one connection area via the upper housing part and a number of connections are arranged in the connection area on the base plate.
  • connection plateau is formed on the base plate on which various connections can be arranged and are easily accessible.
  • connection plateau is formed on the base plate on which various connections can be arranged and are easily accessible.
  • the electrical contact can be made as direct contact during the assembly process.
  • the local concentration of the connections results in simplified assembly and a reduction in assembly costs.
  • the base plate and the cooling channel unit are connected to one another in particular by a brazed connection.
  • the upper and lower housing sections are each connected to the base plate by a laser welded connection or by clinching. This increases the rigidity of the structure, so that the housing of the high-voltage box is sufficiently stable despite the liquid cooler being made from a sheet of metal with a reduced material thickness.
  • a method for producing the described high-voltage box for an electrically powered vehicle wherein the connection of the base plate and the cooling channel unit with turbulators, cavities for receiving components and bolts and/or bushings for supporting substrates on the liquid cooler takes place in a common connection process, for example by means of brazing.
  • Figure 1 shows an exploded view of a high-voltage box according to an embodiment of the invention
  • Figure 2 shows a plan view of the top of the high-voltage box according to Figure 1;
  • FIG. 3 shows a sectional view of the high-voltage box according to Figures 1 and 2,
  • Figure 4 shows an exploded view of a part of the high-voltage box according to Figures 1 to 3,
  • Figure 5 shows a view of the liquid cooler for the high-voltage box according to Figures 1 to 4 and
  • Figure 6 shows another sectional view of the high-voltage box according to Figures 1 to 5.
  • the high-voltage box 1 has a housing 2 with an upper housing part 3 and a lower housing part 4.
  • Components 12, 14 of a DC-DC converter and an on-board charger are arranged in the housing 2.
  • the components 12, 14 are arranged on several substrates 10, 11, 13, 15.
  • Components 12, 14 with increased cooling requirements are arranged directly adjacent to a liquid cooler 25 of the high-voltage box 1.
  • the liquid cooler 25 has a base plate 5 with a top side 6 and a bottom side not shown in the figure. It also has a cooling channel unit 7, which is designed as a deep-drawn sheet with cooling channels 9 in its top side 8.
  • the cooling channel unit 7 is connected with its top side 8 to the bottom side of the Base plate 5 is arranged adjacently so that the cooling channels 9 are limited by the cooling channel unit 7 and the base plate 5.
  • a coolant in particular water, flows through the cooling channels 9 and absorbs the heat loss of the components 12, 14 arranged on the liquid cooler 25.
  • the substrates 11 and 15 are arranged at a distance from the liquid cooler 25, since the components arranged on them do not have an increased cooling requirement.
  • the substrates 15, 11 are supported on the liquid cooler 25 via bolts 16 and boxes 21.
  • both the cooling channel unit 7 and the base plate 5 are made of sheet metal, they have relatively low material thicknesses and thus low weight.
  • the liquid cooler 25 therefore also requires relatively little installation space.
  • Figure 2 shows a view from above of the high-voltage box 1 and in particular the upper housing part 3, which is placed on the base plate 5.
  • the upper housing part 3 has a smaller extension than the base plate 5, so that a connection plate 17 on the base plate 5 remains free on one side of the housing 2.
  • the connections are on the connection plate 17
  • the high-voltage box 1 i.e. in particular the coolant inlet and outlet, signal connections and power connections for the on-board charger and the DC-DC converter.
  • Figure 3 shows a sectional view of the high-voltage box 1 with the substrates 11, 12, 13 and 15 stacked on top of each other. It can be seen that the substrates 12 and 13, which have the components that require particular cooling, are arranged directly on the base plate 5 or on the cooling channel unit 7. Turbulators are provided in the cooling channels 9, at least in a central area in which a particularly good heat transfer is to be created.
  • Turbulators can be constructed from wave-shaped bent sheet metal strips.
  • Figure 4 shows an exploded view of the liquid cooler 25 of the high-voltage box.
  • the connections 18 for the coolant are also shown, i.e. the inlet and outlet for the coolant.
  • cavities 20 are shown, which can also be formed by deep drawing from a sheet metal and which can be applied to the top 6 of the base plate 5 and/or optionally also to the bottom of the cooling channel unit 7 in order to accommodate components of the on-board charger or the DC-DC converter. In particular, they can accommodate transformers and PFC chokes of the on-board charger, which are then cast with a casting compound.
  • the cavities 20 serve as a mold for the casting compound and at the same time ensure particularly good heat transfer to the liquid cooler 25.
  • Figure 5 shows a view of the liquid cooler 5 with the base plate 5 and the cooling channel unit 7, which are each made of deep-drawn sheets.
  • the cooling channel unit 7 is arranged on the underside 22 of the base plate 5 and, in the embodiment shown, has a smaller extent than the base plate 5.
  • the cooling channels 9 are formed with the turbulators 19 in the central area of the cooling channel unit 7.
  • the inlet 23 and the outlet 24 for the coolant are shown in Figure 5.
  • the cooling channel unit 7 is connected to the base plate 5 by a brazing process.
  • the brazing can be carried out in particular in a brazing furnace.
  • the turbulators 19 can also be brazed to the cooling channel unit 7 and/or the base plate 5.
  • areas of the inlet 23 and the outlet 24 can be brazed to the base plate 5.
  • Figure 6 shows a sectional view of the high-voltage box 1 in which the connection plateau
  • connection plateau 17 is formed in that the upper housing part 3 is less extensive than the base plate 5 and sits on the top 6 of the base plate 5 in an area A and is connected to the base plate there by laser welding. The top 6 of the base plate 5 is thus exposed in the area of the connection plateau 17.

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Abstract

Hochvoltbox (1) für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, aufweisend ein Gehäuse (2) mit darin angeordneten Komponenten (12, 14) eines Gleichspannungswandlers und Komponenten (12, 14) eines On Board-Laders; wobei im Gehäuse (2) ein Flüssigkeitskühler (25) angeordnet ist, aufweisend - eine Grundplatte (5) mit einer Oberseite (6) und einer Unterseite (22) sowie - eine benachbart zur Unterseite (22) der Grundplatte (5) angeordnete Kühlkanaleinheit (7) aus einem tiefgezogenen Blech mit einer Oberseite (8) und einer Unterseite, wobei das tiefgezogene Blech der Kühlkanaleinheit (7) und/oder die Grundplatte (5) derart geformt sind, dass Kühlkanäle (9) zwischen der Oberseite (8) der Kühlkanaleinheit (7) und der Unterseite (22) der Grundplatte (5) ausgebildet sind und wobei auf der Oberseite (6) der Grundplatte (5) und auf der Unterseite der Kühlkanaleinheit (7) Komponenten (12, 14) des Gleichspannungswandlers und Komponenten (12, 14) des On Board-Laders angeordnet sind.

Description

Hochvoltbox für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochvoltbox für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, aufweisend ein Gehäuse mit darin angeordneten Komponenten eines Gleichspannungswandlers und Komponenten eines On Board-Laders.
In elektrisch angetriebenen Fahrzeugen werden Hochvoltboxen verbaut, die insbesondere einen Gleichspannungswandler zur Bereitstellung einer Niederspannung für das 12 V-Bordnetz aufweisen sowie einen On Board-Lader, der die Hochvoltbatterie des Fahrzeugs mit einer Netzspannung lädt. Diese Baugruppen sind in einem Gehäuse angeordnet, das typischerweise aus Aluminiumdruckguss ausgebildet ist.
Da die Leistungsbauteile im Betrieb hohe Verlustleistungen aufweisen können, besteht der Bedarf an einer wirksamen Kühlung. Dazu ist häufig ein Flüssigkeitskühler vorgesehen. Dieser kann zentral innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, so dass sowohl seine Oberseite als auch seine Unterseite genutzt werden kann, um Leistungsbauteile darauf anzuordnen. Dazu ist der Flüssigkeitskühler aus Aluminiumdruckguss ausgebildet und weist eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit auf. Er wird im Betrieb mit einem Kühlmittel, beispielsweise einer Wasser-Glykol-Mischung, durchströmt.
Nachteilig an einem derartigen Kühler ist die verhältnismäßig aufwändige Herstellung sowie der verhältnismäßig große Bauraum, der unter anderem wegen der erforderlichen Materialstärke beansprucht wird. Die verhältnismäßig große Materialstärke geht auch mit einem nachteilig hohen Gewicht einher.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochvoltbox für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug anzugeben, die besonders kompakt, leicht und kostengünstig ist, bei gleicher Kühlleistung, mechanischer Festigkeit und Integrationsfähigkeit (Befestigung, Kühlanbindung) der Subsysteme und Einzelkomponenten.
Diese Aufgabe wird gelöst mit dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Hochvoltbox für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug angegeben, aufweisend ein Gehäuse mit darin angeordneten Komponenten eines Gleichspannungswandlers und Komponenten eines On Board-Laders. In dem Gehäuse ist ein Flüssigkeitskühler angeordnet, der eine Grundplatte mit einer Oberseite und eine Unterseite aufweist, sowie eine benachbart zur Unterseite der Grundplatte angeordnete Kühlkanaleinheit aus einem tiefgezogenen Blech mit einer Oberseite und einer Unterseite. Zwischen der Oberseite der Kühlkanaleinheit und der Unterseite der Grundplatte sind Kühlkanäle in dem tiefgezogenen Blech ausgebildet. Dazu sind das tiefgezogene Blech der Kühlkanaleinheit und/oder die Grundplatte derart geformt, dass Kühlkanäle zwischen der Oberseite der Kühlkanaleinheit und der Unterseite der Grundplatte ausgebildet sind. Beispielsweise können die Kühlkanäle durch beim Tiefziehen eingebrachte Ausformungen in der Kühlkanaleinheit gebildet sein, wobei die Grundplatte die fehlende Wand der Kühlkanäle bildet.
Auf der Oberseite der Grundplatte und auf der Unterseite der Kühlkanaleinheit sind Komponenten des Gleichspannungswandlers und Komponenten des On Board-Laders angeordnet.
Die Hochvoltbox weist den Vorteil auf, dass der Flüssigkeitskühler aufgrund der Ausbildung der Kühlkanaleinheit aus einem tiefgezogenen Blech deutlich leichter und kompakter ausgebildet sein kann als ein druckgegossener Flüssigkeitskühler. Durch die Anordnung der Komponenten des Gleichspannungswandlers und des On Board-Laders auf beiden Seiten des Flüssigkeitskühlers wird dessen Kühlkapazität optimal ausgenutzt. Gemäß einer Ausführungsform sind auf der Oberseite der Grundplatte und/oder auf der Unterseite der Kühlkanaleinheit Kavitäten aus Blech, insbesondere tiefgezogenem Blech, angeordnet, die zur Aufnahme von Komponenten des Gleichspannungswandlers und Komponenten des On Board-Laders ausgebildet sind, und in denen die Komponenten mit einer Vergussmasse vergossen sind.
Bei dieser Ausführungsform ist es vorgesehen, für Komponenten wie PFC- Drosseln und Transformatoren Kavitäten auf der Oberseite der Grundplatte und/oder auf der Unterseite der Kühlkanaleinheit anzuordnen, die ebenfalls aus tiefgezogenen Blechen bestehen können und beispielsweise mittels eines Hartlötprozesses oder mittels Laserschweißen mit der Grundplatte bzw. der Kühlkanaleinheit verbunden werden. Diese Kavitäten nehmen die betreffenden Komponenten auf und bilden gleichzeitig ein Gehäuse für die anschließend eingebrachte Vergussmasse. Dadurch ist ein optimaler Wärmeübergang zu dem Kühlmittel möglich.
Gemäß einer Ausführungsform sind weitere Komponenten des Gleichspannungswandlers und des On Board-Laders auf Substraten angeordnet, die beabstandet zu dem Flüssigkeitskühler oberhalb und/oder unterhalb des Flüssigkeitskühlers, insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten des Flüssigkeitskühlers, in dem Gehäuse angeordnet sind.
Bei dieser Ausführungsform sind innerhalb des Gehäuses der Hochvoltbox mehrere Substrate mit darauf angeordneten Komponenten gestapelt. Während Leistungsbauteile mit ihrer hohen Verlustleistung in unmittelbarem Kontakt mit dem Flüssigkeitskühler stehen, können andere Baugruppen, insbesondere Steuerbaugruppen, deren Kühlbedarf geringer ist, in einer größeren Entfernung von dem Flüssigkeitskühler angeordnet werden. Durch diese Anordnung wird insbesondere eine geringere Grundfläche der Hochvoltbox erreicht.
Die beabstandet zu dem Flüssigkeitskühler angeordneten Substrate stützen sich beispielsweise über Buchsen und/oder Bolzen an der Grundplatte und/oder der Kühlkanaleinheit ab. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn Buchsen oder Bolzen derart positioniert werden, dass sie sich durch den Flüssigkeitskühler erstrecken und Leiterplatten oberhalb und unterhalb, mit anderen Worten an gegenüberliegenden Seiten, des Flüssigkeitskühlers gemeinsam an einer Position fixieren. Dadurch kann die Anzahl der notwendigen Buchsen bzw. Bolzen gering gehalten werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Grundplatte eine Dicke D auf mit 1 ,5 mm < D < 4mm und die Kühlkanaleinheit eine Materialstärke d mit 0,5 mm < d < 2mm. Insbesondere kann die Dicke D etwa 3 mm betragen und die Dicke d 1 ,5 mm.
Derartige Dimensionierungen sind mit gängigen Tiefziehprozessen leicht herstellbar und bilden einen guten Wärmeübergang aus, und durch die verhältnismäßig geringen Dicken D, d kann eine Gewichtseinsparung erzielt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass in den Kühlkanälen Turbulatoren aus Aluminiumblech angeordnet sind, die für einen turbulenten Strom der Kühlflüssigkeit durch die Kühlkanäle und somit für eine besonders gute Wärmeabfuhr sorgen. Die Turbulatoren können insbesondere in Bereichen der Kühlkanäle angeordnet sein, in denen aufgrund der darauf angeordneten Leistungskomponenten ein besonders hoher Wärmeeintrag erfolgt.
Bei den Turbulatoren kann es sich insbesondere um Strukturen aus Streifen von Aluminiumblech handeln, die in einem Tiefziehprozess in eine geeignete Form, beispielsweise in eine Wellenform, gebracht wurden. Sie können durch einen Hartlötprozess oder Laserschweißen mit der Kühlkanaleinheit und/oder der Grundplatte verbunden werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Gehäuse der Hochvoltbox ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil aufweist, wobei das Gehäuseoberteil mit der Oberseite der Grundplatte verbunden ist, wobei die Grundplatte zumindest in einem Anschlussbereich über das Gehäuseoberteil hinausragt und in dem Anschlussbereich auf der Grundplatte eine Anzahl von Anschlüssen angeordnet ist.
Bei dieser Ausführungsform wird dadurch, dass die Grundplatte in dem Anschlussbereich über das Gehäuseoberteil hinausragt, ein Anschlussplateau auf der Grundplatte ausgebildet, auf dem verschiedene Anschlüsse angeordnet werden können und leicht zugänglich sind. Dies können insbesondere Eingang und Ausgang für das Kühlmittel sein, Signalanschlüsse sowie Leistungsanschlüsse des Gleichspannungswandlers und/oder des On Board- Laders.
Damit wird ein einheitlicher Anschlussbereich hinsichtlich der elektrischen Kontaktierung, Dichtung und Verschraubung der Stecker geschaffen. Die elektrische Kontaktierung kann als direkte Kontaktierung beim Montageprozess erfolgen. Durch die örtliche Konzentrierung der Anschlüsse ergibt sich eine vereinfachte Montage und eine Reduzierung der Montagekosten. Dazu besteht der Vorteil, dass auch die Ein - und Ausgangsfilterung auf der Leiterplatte örtlich konzentriert ist, wodurch die EMV-Schirmung vereinfacht ist.
Die Grundplatte und die Kühlkanaleinheit sind insbesondere durch eine Hartlötverbindung miteinander verbunden. Das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil sind jeweils durch eine Laserschweißverbindung oder durch Durchsetzfügen mit der Grundplatte verbunden. Dadurch wird eine erhöhte Steifigkeit des Aufbaus erzielt, sodass das Gehäuse der Hochvoltbox trotz der Ausbildung des Flüssigkeitskühlers aus einem Blech mit reduzierter Materialstärke ausreichend stabil ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Hochvoltbox für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug bereitgestellt, wobei die Verbindung der Grundplatte und der Kühlkanaleinheit mit Turbulatoren, Kavitäten zur Aufnahme von Komponenten und Bolzen und/oder Buchsen zur Abstützung von Substraten an dem Flüssigkeitskühler in einem gemeinsamen Verbindungsprozess, beispielsweise mittels Hartlöten, erfolgt. Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielhaft beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Hochvoltbox gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Oberseite der Hochvoltbox gemäß Figur 1 ;
Figur 3 zeigt eine Schnittansicht der Hochvoltbox gemäß den Figuren 1 und 2,
Figur 4 zeigt eine Explosionsansicht eines Teils der Hochvoltbox gemäß den Figuren 1 bis 3,
Figur 5 zeigt eine Ansicht des Flüssigkeitskühlers für die Hochvoltbox gemäß den Figuren 1 bis 4 und
Figur 6 zeigt eine weitere Schnittansicht der Hochvoltbox gemäß den Figuren 1 bis 5.
Die Hochvoltbox 1 gemäß Figur 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem Gehäuseoberteil 3 und einem Gehäuseunterteil 4 auf. In dem Gehäuse 2 sind Komponenten 12, 14 eines Gleichspannungswandlers sowie eines On Board-Laders angeordnet. Die Komponenten 12, 14 sind auf mehreren Substrate 10, 11 , 13, 15 angeordnet.
Dabei sind Komponenten 12, 14 mit erhöhtem Kühlbedarf unmittelbar benachbart zu einem Flüssigkeitskühler 25 der Hochvoltbox 1 angeordnet.
Der Flüssigkeitskühler 25 weist eine Grundplatte 5 auf mit einer Oberseite 6 und einer in der Figur nicht gezeigten Unterseite. Ferner weist er eine Kühlkanaleinheit 7 auf, die als tiefgezogenes Blech mit Kühlkanälen 9 in ihrer Oberseite 8 ausgebildet ist. Die Kühlkanaleinheit 7 ist mit ihrer Oberseite 8 zur Unterseite der Grundplatte 5 benachbart angeordnet, sodass die Kühlkanäle 9 durch die Kühlkanaleinheit 7 und die Grundplatte 5 begrenzt sind.
Im Betrieb strömt ein Kühlmittel, insbesondere Wasser, durch die Kühlkanäle 9 und nimmt die Verlustwärme der Komponenten 12, 14 auf, die auf dem Flüssigkeitskühler 25 angeordnet sind.
Die Substrate 11 und 15 sind beabstandet zu dem Flüssigkeitskühler 25 angeordnet, da die auf ihnen angeordneten Komponenten keinen erhöhten Kühlbedarf aufweisen. Die Substrate 15, 11 stützen sich über Bolzen 16 und Boxen 21 an dem Flüssigkeitskühler 25 ab.
Da sowohl die Kühlkanaleinheit 7 als auch die Grundplatte 5 aus einem Blech ausgebildet sind, weisen sie verhältnismäßig geringe Materialstärken auf und somit ein geringes Gewicht. Der Flüssigkeitskühler 25 benötigt daher auch verhältnismäßig wenig Bauraum.
Figur 2 zeigt einen Blick von oben auf die Hochvoltbox 1 und insbesondere das Gehäuseoberteil 3, das auf die Grundplatte 5 aufgesetzt ist. Dabei ist in Figur 2 erkennbar, dass das Gehäuseoberteil 3 eine geringere Ausdehnung aufweist als die Grundplatte 5, sodass an einer Seite des Gehäuses 2 ein Anschlussplateau 17 auf der Grundplatte 5 freibleibt. Auf dem Anschlussplateau 17 sind die Anschlüsse
18 der Hochvoltbox 1 angeordnet, d.h. insbesondere der Kühlmitteleinlass und - auslass, Signalanschlüsse sowie Leistungsanschlüsse für den On Board-Lader und den Gleichspannungswandler.
Figur 3 zeigt eine Schnittansicht der Hochvoltbox 1 mit den übereinandergestapelten Substraten 11 , 12, 13 und 15. Dabei ist erkennbar, dass die Substrate 12 und 13, die die besonders kühlbedürftigen Komponenten aufweisen, unmittelbar auf der Grundplatte 5 oder auf der Kühlkanaleinheit 7 angeordnet sind. In den Kühlkanälen 9 sind zumindest in einem zentralen Bereich, in dem ein besonders guter Wärmeübergang geschaffen werden soll, Turbulatoren
19 angeordnet, die Turbulenzen in den Strom des Kühlmittels einbringen. Die Turbulatoren können insbesondere aus wellenförmig gebogenen Blechstreifen aufgebaut sein.
Figur 4 zeigt eine Explosionsansicht des Flüssigkeitskühlers 25 der Hochvoltbox. In dieser Ansicht sind neben der Grundplatte 5 und der Kühlkanaleinheit 7 mit dem Turbulatoren 19 auch die Anschlüsse 18 für das Kühlmittel gezeigt, d.h. Ein- und Auslass für das Kühlmittel.
Ferner sind Kavitäten 20 gezeigt, die ebenfalls durch Tiefziehen aus einem Blech ausgebildet sein können und die auf die Oberseite 6 der Grundplatte 5 und/oder gegebenenfalls auch auf die Unterseite der Kühlkanaleinheit 7 aufgebracht werden können, um Komponenten des On Board-Laders bzw. des Gleichspannungswandlers aufzunehmen. Insbesondere können sie Transformatoren und PFC-Drosseln des On Board-Laders aufnehmen, die anschließend mit einer Vergussmasse vergossen werden. Die Kavitäten 20 dienen dabei als Form für die Vergussmasse und stellen gleichzeitig einen besonders guten Wärmeübergang zu dem Flüssigkeitskühler 25 sicher.
Figur 5 zeigt eine Ansicht des Flüssigkeitskühlers 5 mit der Grundplatte 5 und der Kühlkanaleinheit 7, die jeweils aus tiefgezogenen Blechen ausgebildet sind. Die Kühlkanaleinheit 7 ist auf der Unterseite 22 der Grundplatte 5 angeordnet und weist in der gezeigten Ausführungsform eine geringere Ausdehnung auf als die Grundplatte 5. In der Kühlkanaleinheit 7 sind die Kühlkanäle 9 ausgebildet mit den Turbulatoren 19 im zentralen Bereich der Kühlkanaleinheit 7. Ferner sind in Figur 5 der Einlass 23 und der Auslass 24 für das Kühlmittel dargestellt.
Die Kühlkanaleinheit 7 ist mit der Grundplatte 5 durch einen Hartlötprozess verbunden. Das Hartlöten kann insbesondere in einem Hartlötofen erfolgen. Dabei können auch die Turbulatoren 19 mit der Kühlkanaleinheit 7 und/oder der Grundplatte 5 verlötet werden. Zudem können Bereiche des Einlasses 23 sowie des Auslasses 24 mit der Grundplatte 5 verlötet werden. Figur 6 zeigt eine Schnittansicht der Hochvoltbox 1 , in der das Anschlussplateau
17 mit den Anschlüssen 18 erkennbar ist. Das Anschlussplateau 17 ist dadurch gebildet, dass das Gehäuseoberteil 3 weniger ausgedehnt ist als die Grundplatte 5 und in einem Bereich A auf der Oberseite 6 der Grundplatte 5 aufsetzt und dort mit der Grundplatte durch Laserschweißen verbunden ist. Somit liegt die Oberseite 6 der Grundplatte 5 im Bereich des Anschlussplateaus 17 frei.

Claims

Patentansprüche
1 . Hochvoltbox (1 ) für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, aufweisend ein Gehäuse (2) mit darin angeordneten Komponenten (12, 14) eines Gleichspannungswandlers und Komponenten (12, 14) eines On Board-Laders; wobei im Gehäuse (2) ein Flüssigkeitskühler (25) angeordnet ist, aufweisend
- eine Grundplatte (5) mit einer Oberseite (6) und einer Unterseite (22) sowie
- eine benachbart zur Unterseite (22) der Grundplatte (5) angeordnete Kühlkanaleinheit (7) aus einem tiefgezogenen Blech mit einer Oberseite (8) und einer Unterseite, wobei das tiefgezogene Blech der Kühlkanaleinheit (7) und/oder die Grundplatte (5) derart geformt sind, dass Kühlkanäle (9) zwischen der Oberseite (8) der Kühlkanaleinheit (7) und der Unterseite (22) der Grundplatte (5) ausgebildet sind und wobei auf der Oberseite (6) der Grundplatte (5) und auf der Unterseite der Kühlkanaleinheit (7) Komponenten (12, 14) des Gleichspannungswandlers und Komponenten (12, 14) des On Board-Laders angeordnet sind.
2. Hochvoltbox (1 ) nach Anspruch 1 , wobei auf der Oberseite (6) der Grundplatte (5) und/oder auf der Unterseite der Kühlkanaleinheit (7) Kavitäten (20) aus Blech angeordnet sind, die zur Aufnahme von Komponenten (12, 14) des Gleichspannungswandlers und Komponenten (12, 14) des On Board-Laders ausgebildet sind, und in denen die Komponenten (12, 14) mit einer Vergussmasse vergossen sind.
3. Hochvoltbox (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei weitere Komponenten (12, 14) des Gleichspannungswandlers und des On Board-Laders auf Substraten (11 , 15) angeordnet sind, die beabstandet zu dem Flüssigkeitskühler (25) oberhalb und/oder unterhalb des Flüssigkeitskühlers (25) in dem Gehäuse (2) angeordnet sind.
4. Hochvoltbox (1 ) nach Anspruch 3, wobei die Substrate (11 , 15) sich über Buchsen (21 ) und/oder Bolzen (16) an der Grundplatte (5) und/oder der Kühlkanaleinheit (7) abstützen.
5. Hochvoltbox nach Anspruch 4, wobei Buchsen und/oder Bolzen (16) derart positioniert sind, dass sie sich durch den Flüssigkeitskühler (25) erstrecken und Substrate (11 , 15) unterhalb und oberhalb des Flüssigkeitskühlers (25) gemeinsam an einer Position fixieren.
6. Hochvoltbox (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Grundplatte (5) eine Dicke D aufweist mit 1 ,5 mm < D < 4mm und die Kühlkanaleinheit (7) eine Materialstärke d aufweist mit 0,5 mm < d < 2mm.
7. Hochvoltbox (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in den Kühlkanälen (9) Turbulatoren (19) aus Aluminiumblech angeordnet sind.
8. Hochvoltbox (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Gehäuse (2) ein Gehäuseoberteil (3) und ein Gehäuseunterteil (4) aufweist, wobei das Gehäuseoberteil (3) mit der Oberseite (6) der Grundplatte (5) verbunden ist, wobei die Grundplatte (5) zumindest in einem Anschlussbereich über das Gehäuseoberteil (3) hinausragt und in dem Anschlussbereich auf der Grundplatte (5) eine Anzahl von Anschlüssen (18) angeordnet ist.
9. Hochvoltbox (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Grundplatte (5) und die Kühlkanaleinheit (7) durch eine Hartlötverbindung oder Laserschweißverbindung miteinander verbunden sind.
10. Hochvoltbox (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Gehäuseoberteil (3) und das Gehäuseunterteil (4) jeweils durch eine Laserschweißverbindung oder durch Durchsetzfügen mit der Grundplatte (5) verbunden sind.
11 . Verfahren zur Herstellung einer Hochvoltbox für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Verbindung der Grundplatte und der Kühlkanaleinheit mit Turbulatoren, Kavitäten zur Aufnahme von Komponenten und Bolzen und/oder Buchsen zur Abstützung von Substraten an dem Flüssigkeitskühler in einem gemeinsamen Verbindungsprozess erfolgt.
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