DE102021203622A1

DE102021203622A1 - Vorrichtung für die Aufnahme austauschbarer Elektronikbaugruppen in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021203622A1
Application number: DE102021203622.8A
Authority: DE
Inventors: Rainer Schittenhelm; Robert Kornhaas; Florian Burger; Benedict Bonpain; Manuel Maul
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2022-10-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme austauschbarer Elektronikbaugruppen eines Kraftfahrzeugs, umfassend zumindest ein die austauschbaren Elektronikbaugruppen (50) zumindest teilweise umschließendes Gehäuse (11) aus einem wärmeleitenden Material, und zumindest eine mit dem Gehäuse (11) lösbar verbundene Vorderseite (20), über die Zugang zu den im Inneren des Gehäuses (11) anordenbaren austauschbaren Elektronikbaugruppen (50) möglich ist, wobei an zumindest einer Außenseite des Gehäuses (11) zumindest ein Kühler (40) angeordnet ist zur Kühlung zumindest einer der austauschbaren Elektronikbaugruppen (50).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Aufnahme austauschbarer Elektronikbaugruppen in einem Kraftfahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Stand der Technik
Aus der DE 10105292 A1 ist eine zentrale Fahrzeug-Baugruppen-Anbringungsstruktur mit elektrischem Anschluss bekannt, bei der eine Vielzahl von elektrischen Einrichtungen, die nahezu zentral in der Querrichtung eines Fahrzeug-Armaturenbretts angeordnet sind, beispielsweise eine Audioeinheit, eine Displayeinheit, eine Navigationseinheit und eine Klimaanlagen-Betätigungseinheit, zu einer einstückigen Struktur als Baugruppe zusammengefasst sind.
Aus der DE 10244607 A1 ist ein elektronisches Steuergerät, insbesondere Baugruppenträger mit Steckplätzen für fremdbelüftbare Steckbaugruppen bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die der Aufnahme austauschbarer Elektronikbaugruppen für die Besonderheiten im Kraftfahrzeugbereich gerecht wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.
Offenbarung der Erfindung
Insbesondere durch das Vorsehen eines Kühlers an der Außenseite des Gehäuses kann auf besonders einfache Art und Weise eine flexible und modulare Anpassung des Systems an die jeweiligen Leistungsanforderungen erreicht werden. Die jeweiligen Leistungsanforderungen hinsichtlich Wärmeabfuhr der austauschbaren Elektronikbaugruppen kann in der geeigneten Geometrie des Kühlers berücksichtigt werden, der beispielsweise in der gewünschten Größe und Leistungsklasse an der Außenseite des Gehäuses aufgelötet wird. Ebenso können auch unterschiedliche Arten von Kühlsystemen bzw. Kühlern je nach Anforderungen verwendet werden wie beispielsweise passive oder aktive Kühlung, Luft- oder Fluidkühlung etc. Damit können Leistungsklassen von kleiner 50W bei passiver Kühlung bis hin größer 100W bei Fluidkühlung abgedeckt werden. Hierzu ist beispielsweise in einer zweckmäßigen Weiterbildung ein Anschluss an dem Kühler vorgesehen, über welchen ein Kühlmedium, insbesondere Kühlflüssigkeit, besonders bevorzugt Wasser, ein- und ausgebracht werden kann. Bei den austauschbaren Elektronikbaugruppen kann es sich insbesondere um besonders rechenintensive Funktionen im Kraftfahrzeugbereich handeln wie beispielsweise teilautonomes oder autonomes Fahren, Kommunikationsmodule, Gateway-Funktionalitäten, Infotainment, Sicherheitsanwendungen etc. Solche Funktionen können jeweils in einer austauschbaren Elektronikbaugruppe realisiert sein. Die Austauschbarkeit erlaubt auch ein späteres Nachrüstenn von aktueller Hardware, indem Elektronikbaugruppen leicht ausgetauscht werden können.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung besteht das Gehäuse aus einem stranggepressten Profil, insbesondere aus einem Aluminiumprofil. Dadurch lässt sich eine hohe Stabilität wie sie insbesondere im Kraftfahrzeugbereich notwendig ist in fertigungstechnisch günstiger Art und Weise erreichen. Über ein Aluminiumgehäuse können die entsprechenden Wärmemengen der austauschbaren Elektronikbaugruppen nach außen über den oder die Kühler abgeführt werden. Über eine entsprechende Wahl der Geometrie des Gehäuses kann besonders einfach eine Skalierung an den jeweiligen Anwendungsfall abhängig von Größe und/oder Anzahl der aufzunehmenden austauschbaren Elektronikbaugruppen und zugehörigen abzuführenden Verlustleistungen erreicht werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist ein weiterer Kühler, insbesondere auf der dem ersten Kühler gegenüberliegenden Seite des Gehäuses, außenliegend vorgesehen. Damit lässt sich eine gleichmäßige Wärmeabfuhr über beide Seiten erreichen.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse im Inneren zumindest eine Aufnahme, insbesondere Schienen oder Profile, zur Aufnahme zumindest einer austauschbaren Elektronikbaugruppe umfasst. Gerade über die am Gehäuse bzw. besonders bevorzugt als Bestandteil des Gehäuses angeordnete Aufnahme wird die Wärme der austauschbaren Elektronikbaugruppe über die Seitenwand des Gehäuses hin zur Wärmesenke, nämlich den jeweiligen Kühler abgeführt. Hierzu sind in einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung zumindest eine obere und eine untere Aufnahme vorgesehen zur Aufnahme und Befestigung, insbesondere Verklemmung der austauschbaren Elektronikbaugruppe. Gerade bei einer Verklemmung erfolgt ein besonders guter Wärmeübergang zwischen der Elektronikbaugruppe und dem Gehäuse und daran angeordnetem Kühler. Hierzu ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Aufnahme an derselben Seitenwand des Gehäuses angeordnet ist, an der auch der Kühler angebracht ist. Dadurch ist die Wärmeabfuhr optimiert.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse zumindest eine oder mehrere Befestigungen umfasst, insbesondere eine Schiene zur Aufnahme eines fahrzeugseitig angeordneten Gegenhalters. Besonders bevorzugt ist die Befestigung einteiliger Bestandteil des Gehäuses, wodurch sich die Stabilität der Verbindung mit dem Fahrzeug weiter verbessert. Auf separate Befestigungsmittel kann verzichtet werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Kühler zwischen zwei Befestigungen angeordnet ist und/oder dass der Kühler aus Blech besteht und/oder dass der Kühler an das Gehäuse gelötet ist. Dadurch wird der Kühler zum einen geschützt, zum anderen eine ausreichende Wärmeabfuhr gewährleistet.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Aufnahme und/oder die Befestigung einteiliger Bestandteil des Gehäuses ist/sind. Dadurch wird bei hoher mechanischer Stabilität eine ausreichende Wärmeabfuhr und Befestigung gewährleistet.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse zumindest eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Dichtung, insbesondere einer radialen Dichtkontur, aufweist. Damit wird eine zuverlässige Abdichtung des Gehäuses gegenüber der Vorderseite und/oder Rückseite erreicht und die entsprechende Aufnahme in das Gehäuse selbst integriert. Dadurch können auf besonders einfache fertigungstechnische Art und Weise hohe Anforderungen im Kraftfahrzeugbereich hinsichtlich Dichtigkeit erreicht werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass zumindest eine rückseitige Gehäuseabdeckung vorgesehen ist, insbesondere als Druckguss-Teil, besonders bevorzugt als Aluminium-Druckgussteil ausgebildet. Dadurch lassen sich insbesondere die an der Rückseite angeordneten Stecker weiterhin stabilisieren bzw. die Vorrichtung auch aus EMV-Gesichtspunkten weiter verbessern. Besonders bevorzugt umfasst hierzu die rückseitige Gehäuseabdeckung zumindest eine Durchführung für zumindest einen Stecker und/oder zumindest eine Abschirmung und/oder zumindest eine Aufnahme für eine parallel zu der Gehäuseabdeckung ausgerichtete Leiterplatte, die zur Kontaktierung der austauschbaren Elektronikbaugruppe dient.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Anschluss des Kühlers, vorzugsweise beide Anschlüsse, an einer Rückseite des Gehäuses angeordnet ist. Damit sind auch die Kühlanschlüsse im Wesentlichen parallel zu den Steckern, die in der Rückwand angeordnet sind, ausgerichtet, sodass sie die Verkabelung von einer Seite aus möglich ist und dadurch weiter vereinfacht wird.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung sind mehrere Befestigungen jeweils an den Ecken des Gehäuses angeordnet. Dadurch erhöht sich die Stabilität und die Sicherheit der Befestigung des Gehäuses noch weiter.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist eine lösbare mechanische Fixierung der Vorderseite und/oder der rückseitigen Gehäuseabdeckung vorgesehen, wobei als Bestandteile der Fixierung in dem Gehäuse integriert sind, insbesondere umfassend explodierte Schraubhülsen im Gehäuse. Dies vereinfacht den Aufbau des Gehäuses und verbessert eine entsprechende Abdichtung der Vorrichtung.
Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
Figurenliste
Es zeigen:

1 die Rückseite der Vorrichtung für die Aufnahme austauschbarer Elektronikbaugruppen in einem Kraftfahrzeug,
2 die Vorderseite der Vorrichtung,
3 eine Detailansicht des Gehäuses der Vorrichtung mit Kühler,
4 die Gesamtansicht der Vorrichtung mit mehreren austauschbaren Elektronikbaugruppen in der Explosionsdarstellung,
5 eine perspektivische Ansicht von oben auf eine austauschbare Elektronikbaugruppe,
6 eine perspektivische Ansicht von unten auf eine austauschbare Elektronikbaugruppe,
7 eine Seitenansicht auf eine Elektronikbaugruppe sowie
8 eine Darstellung gemäß 7 unter Einzeichnung der Wärmeabfuhr.

Ausführungsform der Erfindung
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
In 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 10 für die Aufnahme austauschbarer Elektronikbaugruppen 50 für ein Kraftfahrzeug in Blickrichtung auf die Rückseite gezeigt. Die Vorrichtung 10 ist beispielhaft rechteckförmig ausgebildet. Die Vorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 11. Das Gehäuse 11 wird an der Rückseite über eine rückseitige Gehäuseabdeckung 22 geschlossen, insbesondere durch eine mechanische Fixierung 24 wie beispielsweise eine Verschraubung. Die rückseitige Gehäuseabdeckung 22 könnte beispielsweise ein Druckguss-Teil sein, besonders bevorzugt ein Aluminium-Druckgussteil. Die rückseitige Gehäuseabdeckung 22 trägt wie später gezeigt eine senkrecht zu den austauschbaren Elektronikbaugruppen 50 orientierte Leiterplatte 34. Durch die rückseitige Gehäuseabdeckung 22 ragen je nach Anwendungsfall mehrere Stecker 30. Zwischen rückseitiger Gehäuseabdeckung 22 und dem Gehäuse 11 ist vorzugsweise eine Dichtung 26 vorgesehen.
An zumindest einer Seite des Gehäuses 11 ist zumindest ein Kühler 40 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist der Kühler 40 rechteckförmig ausgebildet. Er weist beispielhaft zwei Anschlüsse 42 auf. Die Anschlüsse 42 sind in Richtung der Rückseite parallel zu den Steckern 30 orientiert. Über die Anschlüsse 42 lässt sich ein Kühlmedium zu- bzw. abführen. Als Kühlmedium könnte beispielsweise ein Fluid wie Wasser oder aber auch Luft zum Einsatz kommen. Im Ausführungsbeispiel sind an beiden Seitenflächen 14 des Gehäuses 11 jeweils Kühler 40 angebracht. Die Außenflächen der Kühler 40 fluchten mit den Außenkanten der Befestigungen 12. Der Kühler 40 ist zwischen zwei Befestigungen 12 angeordnet. Der Kühler 40 steht mit dem Gehäuse 11 in wärmeleitender Verbindung. Der Kühler 40 könnte beispielsweise mit dem Gehäuse 11 durch eine stoffschlüssige Verbindung wie eine Lötverbindung verbunden sein. Der Kühler 40 dient der Wärmeabfuhr der in den Elektronikbaugruppen 50 erzeugten Wärme, die über das wärmeleitende Gehäuse 11 an den Kühler 40 gelangt und abgeführt wird. Je nach aufkommender Verlustleistung kann eine passive oder aktive Kühlung erfolgen. Eine aktive Kühlung könnte beispielsweise durch Luft oder ein geeignetes Fluid erfolgen. Durch eine entsprechende Wahl des Kühlers 40 lässt sich ein skalierbares thermisches Konzept auf den speziellen Anwendungsfall abgestimmt realisieren, ohne jedoch das Gehäuse 11 etc. anpassen zu müssen.
Am Gehäuse 11 sind mehrere Befestigungen 12 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel sind die Befestigungen 12 als Schienen ausgebildet und dienen der Aufnahme eines im Fahrzeug angeordneten Gegenhalters. Die Befestigungen 12 verlaufen vorzugsweise an den Ecken der Vorrichtung 10 zwischen der rückseitigen Gehäuseabdeckung 22 und einer Vorderseite 20 der Vorrichtung 10. Die Befestigung 12 ist einteiliger Bestandteil des Gehäuses 11, welches in 3 noch näher gezeigt wird.
In 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 10 für die Aufnahme austauschbarer Elektronikbaugruppen 50 für ein Kraftfahrzeug in Blickrichtung auf die Vorderseite 20 gezeigt. Die Vorderseite 20 räumt Zugang zu den im Inneren der Vorrichtung 10 angeordneten austauschbaren Elektronikbaugruppen 50 ein. Die Vorderseite 20 ist über mechanische Fixierungen 24 zu öffnen und zu verschließen. Die Vorderseite 20 könnte beispielsweise aus Blech bestehen. Die mechanischen Fixierungen 24 können beispielsweise als Verschraubungen ausgebildet sein. Hierbei könnten beispielsweise extrudierte Schraubhülsen im Gehäuse 11 integriert sein als Bestandteile der Fixierungen 24.
3 zeigt das Gehäuse 11 mit jeweils seitlich angeordneten Kühlern 40. Das Gehäuse 11 ist einteilig ausgebildet. Das Gehäuse 11 weist einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt auf. Die Seitenflächen 14 des Gehäuses 11 sind zur Aufnahme des Kühlers 40 ausgebildet. An der Innenseite 16 der Seitenflächen 14 des Gehäuses 11 sind jeweils mehrere Aufnahmen 18 vorgesehen. Diese im Wesentlichen schienenförmigen Aufnahmen 18 dienen der Aufnahme, Einschub und/oder Verklemmung der austauschbaren Elektronikbaugruppen 50. hierzu sind zumindest jeweils zwei parallel zueinander angeordnete Aufnahmen 18 für eine austauschbare Elektronikbaugruppe 50 vorgesehen, über die ein Verklemmen eines Gehäuserands der Elektronikbaugruppe 50 erfolgen kann. Die Aufnahmen 18 verlaufen jeweils parallel zwischen der Vorderseite 20 und der Rückseite. Besonders bevorzugt sind die Aufnahmen 18 einteiliger Bestandteil des Gehäuses 11. Das Gehäuse 11 besteht aus einem wärmeleitenden Material.
Im Ausführungsbeispiel wird beispielsweise Aluminium vorgeschlagen. Das Gehäuse 11 ist als einteiliges Basisgehäuse ausgebildet. Je nach Anwendungsfall, also je nach Größe der aufzunehmenden austauschbaren Elektronikbaugruppen 50, lässt sich das Gehäuse 11 in X-, Y-, Z-Richtung geeignet skalieren. Je nach Anwendungsfall können entsprechende unterschiedliche rückseitige Gehäuseabdeckungen 22, die das jeweilige Steckerkonzept bzw. die verwendeten austauschbaren Elektronikbaugruppen 50 widerspiegeln, verwendet werden. In dem Gehäuse 11 ist zudem an zumindest einer, vorzugsweise beiden Stirnseiten eine Ausnehmung 28 zur Aufnahme einer Dichtung 26 vorgesehen. Die Ausnehmungen 28 dienen der Aufnahme einer radialen Dichtkontur am Gehäuse 11. Damit können bestimmte IP- und EMV-Schutzklassen erreicht werden. Die Ausnehmungen 28 können durch geeignetes Ausfräsen des Gehäuses 11 so angepasst werden, dass die Dichtung 26 aufgenommen werden kann. Bevorzugt ist das Gehäuse 11 als Strangpressprofil ausgebildet. Besonders bevorzugt besteht das Gehäuse 11 aus einem stranggepressten Aluminiumprofil.
4 zeigt die Gesamtansicht der Vorrichtung 10 mit mehreren austauschbaren Elektronikbaugruppen 50 in der Explosionsdarstellung. Die rückseitige Gehäuseabdeckung 22 weist auf der zum Inneren 16 des Gehäuses 11 orientierten Seite entsprechende Rippen 32 bzw. Abschirmung auf. Diese Rippen 32 stehen nach innen hin etwas über. Im Ausführungsbeispiel umschließen sie jeweils obere bzw. untere Öffnungen zur Aufnahme der Stecker 30. Die rückseitige Gehäuseabdeckung 22 weist in dieser Ansicht gut sichtbare Aufnahmen 23 auf. Die Aufnahmen 23 sind jeweils an der Seite der rückseitigen Gehäuseabdeckung 22 angeordnet und dienen der Befestigung der Leiterplatte 34.
Die Leiterplatte 34 ist parallel zur rückseitigen Gehäuseabdeckung 22 angeordnet. Auf der Leiterplatte 34 werden auf der vom Inneren 16 des Gehäuses 11 abgewandten Seite die Stecker 30 kontaktiert, die zur Kontaktierung im Fahrzeug durch die rückseitige Gehäuseabdeckung 22 ragen. Auf der anderen Seite der Leiterplatte 34 sind entsprechende Steckverbindungen 31 angeordnet, über die die austauschbaren Elektronikbaugruppen 50 im eingeschobenen Zustand mit den Steckern 30 kontaktiert werden. Bei den Steckverbindungen 31 kann es sich beispielsweise um sogenannte Edge-Card-Verbinder oder ähnliches handeln.
Im Inneren 16 des Gehäuses 11 sind bereits einige austauschbare Elektronikbaugruppen 50 eingeschoben. Im vorderen Bereich ist beispielhaft der Aufbau einer austauschbaren Elektronikbaugruppe 50 gezeigt. Die austauschbare Elektronikbaugruppe 50 umfasst ein Gehäuse 52. Das Gehäuse 52 ist beispielhaft gebildet aus zwei Gehäusehälften 54. Die Gehäusehälften 54 umschließen zumindest eine Elektronikeinheit 62,66 bzw. Leiterplatten mit darauf angeordneten Elektronikbauteilen 64,66. Das Gehäuse 52 könnte aus zwei verschraubten Blechhälften 54 bestehen.
Im Ausführungsbeispiel ist eine Elektronikeinheit 62 vorgesehen, die sich beinahe über die gesamte Breite des Gehäuses 11 erstreckt und einige Elektronikbauteile 64 aufweist. Bei der Elektronikeinheit 62 kann es sich beispielsweise um eine Leiterplatte bzw. ein sogenanntes base board bzw. motherboard handeln. Unterhalb der Elektronikeinheit 62 befinden sich beispielhaft weitere Elektronikeinheiten 66 mit weiteren Elektronikbauteilen 64 mit besonders Verlustwärme erzeugenden Elektronikbauteilen 64. Die Elektronikbauteile 64 sind vorzugsweise auf der jeweiligen Elektronikeinheit 62,66 so angeordnet, dass deren Oberseiten jeweils zu den benachbarten Gehäusehälften 54 orientiert sind. Die Elektronikeinheiten 62,66 mit zugehörigen Elektronikbauteilen 64 umfassen insbesondere Hochleistung-Rechnerkerne, die im Kraftfahrzeug besonders rechenintensive Funktionen übernehmen. Hierbei kann es sich beispielsweise um autonome oder teilautonome Fahrfunktionen, Infotainment, Kommunikationsschnittstellen zwischen verschiedenen Bussystemen (Ethernet, CAN, LIN etc.) bzw. Gateway-Funktionalitäten, bestimmte Sicherheitsanwendungen zur Einräumung einer Berechtigung, um beispielsweise auch von außerhalb auf das Kraftfahrzeug zuzugreifen, oder weitere im Kraftfahrzeug mit insbesondere hoher Rechenleistung verbundene Operationen. Bei den Elektronikbauteilen 64 handelt es sich besonders bevorzugt um leistungsstarke Prozessoren, Multikern-Prozessoren oder hochintegrierte Schaltungen (SoC, System-on-Chip), die sich durch hohe Verlustleistungen auszeichnen.
Seitlich angedeutet sind jeweils Verbindungsmittel 58 zur Befestigung und/oder thermischen Kontaktierung der austauschbaren Elektronikbaugruppe 50 mit dem Gehäuse 11 in den entsprechenden Aufnahmen 18. die Verbindungsmittel 58 dienen insbesondere der Verklemmung des Gehäuses 52 mit dem Gehäuse 11. dungsmittel 58 kann bevorzugt ein lösbares Verkeilen bzw. Verklemmen des Gehäuserands des Gehäuses 52 mit den Aufnahmen 18 erfolgen.
An der Unterseite des Gehäuses 52 ist zumindest eine Wärmeableitung 60 vorgesehen. Als Wärmeableitung 60 dienen Bauteile mit besonders guter Wärmeleitfähigkeit wie sogenannte vapor chamber, heatpipe, pulsating heatpipe. Alternativ können beispielsweise Kupferplatten, wärmeleitende Folien oder besonders wärmeleitende Schichten verwendet werden. Die Wärmeableitung 60 dient der Abführung der Verlustwärme der besonders viel Wärme erzeugenden Elektronikbauteilen 64 zum geklemmten Rand der Elektronikbaugruppe 50 bzw. zur Wärmesenke.
In 5 ist die austauschbare Elektronikbaugruppe 50 im zusammengebauten Zustand in der Ansicht von oben gezeigt. Dort ist genauer ersichtlich, dass die obere Gehäusehälfte 54 zur Wärmeabführung 56 entsprechende Vertiefungen aufweist, um so in guten thermischen Kontakt mit dem wärmeerzeugenden Elektronikbauteil 64 zu kommen. Dies dient der besseren Wärmeabfuhr über die Gehäusehälfte 54.
In 6 ist die austauschbare Elektronikbaugruppe 50 im zusammengebauten Zustand in der Ansicht von unten gezeigt. Hierbei sind zwei plattenförmige ausgebildete Wärmeableitungen 60 mit der Unterseite des Gehäuses 52 bzw. der unteren Gehäusehälfte 54 thermisch leitend verbunden. Wie beschrieben wird die Wärme des darüber angeordneten Elektronikbauteils 64 in Richtung zu den Seitenwänden 16 des Gehäuses 11 und dort angeordnetem Kühler 40 abgeleitet.
Die obere Elektronikeinheit 62 mit den jeweils darunter angeordneten beiden weiteren Elektronikeinheiten 66 über entsprechende Schraubverbindungen fixiert sind. Die Vertiefungen bzw. Wärmeabführungen 56 sind so ausgebildet, dass die Unterseite der Vertiefung 56 mit der Oberseite des jeweiligen Elektronikbauteils 64 zusammenwirkt. Somit kann die Wärme der Elektronikbauteile 64 der oberen Elektronikeinheit 62 über die obere Gehäusehälfte 54 seitlich abgeführt werden. Weiterhin ist die obere Gehäusehälfte 54 seitlich so geformt, dass zum einen die seitliche Gehäusewand gebildet wird. Außerdem läuft die obere Gehäusehälfte 54 nach einem erneuten 90-Grad-Knick in einem Randbereich 69 aus. Der Randbereich 69 ist entsprechend wie die Oberseite der oberen Gehäusehälfte 54 orientiert hin zu den Aufnahmen 18 des Gehäuses 11. In dem Randbereich 69 sind zwei Ausnehmungen 67 vorgesehen, sodass der darunter zu liegen kommende Randbereich der unteren Gehäusehälfte 54 mit Erhebungen 65 dort aufgenommen wird. Die Erhebungen 65 können seitlich abgeschrägt sein zur verbesserten Einführung und lagegenauen Montage.
Die Unterseite der weiteren Elektronikeinheit 66 hingegen befindet sich in wärmeleitender Verbindung mit der unteren Gehäusehälfte 54. Darunter angeordnet sind die plattenförmigen Wärmeableitungen 60.
Das genauere Zusammenwirken ist in den nachfolgenden 7 und 8 gezeigt. Daraus ist ersichtlich, dass die Unterseite der Wärmeabführung 56 mit der Oberseite des Elektronikbauteils 64 der oberen Elektronikeinheit 62 in Kontakt steht. Hierbei kann eine nicht näher bezeichnete wärmeleitfähige Verbindungsschicht vorgesehen sein. Weiterhin ist ein Verbindungsmittel 68 vorgesehen, welches die obere Elektronikeinheit 62 bzw. Leiterplatte mit der unteren Gehäusehälfte 54 verbindet. Zur Einhaltung eines definierten Abstandes kann hierbei eine Hülse zwischen der Unterseite der Elektronikeinheit 62 und der Innenseite der unteren Gehäusehälfte 54 vorgesehen sein. Auf der weiteren Elektronikeinheit 66 ist nun das Elektronikbauteil 64 auf der Unterseite montiert und kommt in wärmeleitenden Kontakt mit der Innenseite der unteren Gehäusehälfte 54. Zwischen der Unterseite des Elektronikbauteils 64 und der Innenseite der unteren Gehäusehälfte 54 kann wiederum eine wärmeleitfähige Schicht vorgesehen sein. An der Unterseite der unteren Gehäusehälfte 54 ist zumindest im Bereich des Elektronikbauteils 64 an der unteren Elektronikbaugruppe 66 bis hin bzw. in Richtung zum Rand bzw. Aufnahme 18 des Gehäuses 11 die Wärmeableitung 60 befestigt. Außerdem ist ein weiteres Befestigungsmittel 68 vorgesehen, welches die weitere Elektronikeinheit 66 mit der unteren Gehäusehälfte 54 und/oder die Wärmeableitung 60 mit der unteren Gehäusehälfte 54 verbindet. Wiederum kann zwischen der Unterseite der weiteren Elektronikeinheit 66 und der Oberseite der unteren Gehäusehälfte 54 eine Abstandshülse vorgesehen sein.
Die obere Gehäusehälfte 54 bildet über einen 90°-Knick den Seitenrand und bildet über einen weiteren 90°-Knick einen Randbereich 69. Dieser Randbereich 69 zwischen der Unterseite der weiteren Elektronikeinheit 66 und der Oberseite der unteren Gehäusehälfte 54 eine Abstandshülse vorgesehen sein.
Die obere Gehäusehälfte 54 bildet über einen 90°-Knick den Seitenrand und bildet über einen weiteren 90°-Knick einen Randbereich 69. Dieser Randbereich 69 gelangt in Überdeckung mit dem äußeren Randbereich der unteren Gehäusehälfte 54. Der Randbereich 69 befindet sich im eingeschobenen Zustand in zumindest teilweiser Überdeckung mit der Aufnahme 18. Das Verbindungsmittel 58 verpresst nun den Randbereich 69 der oberen Gehäusehälfte 54 mit dem Randbereich der unteren Gehäusehälfte 54 und drückt beide gegen die Unter- bzw. Oberseite der Aufnahme 18.
Die Wärmeableitung 60 wird an der Außenseite des Gehäuses 52 bzw. an der Außenseite der austauschbaren Elektronikbaugruppe 50 angeordnet. Durch die zumindest teilweise Verlagerung der Wärmeleitung auf die Außenseite des Gehäuses 52 lässt sich bei annähernd gleicher thermischer Performance nahezu vollständige Designfreiheit auf der Innenseite des Gehäuses 52 erreichen.
Das Gehäuse 52 kann fertigungstechnisch flexibel hergestellt werden, beispielsweise aus Druckguss, Aluminiumdruckguss, durch Strangpressen oder aus Blech. Die Wärmeableitung 60 bzw. der Wärmespreizer, der den Wärmetransport zumindest teilweise an die Außenseite des Gehäuses 52 verlagert, muss an der Außenseite so fixiert werden, dass der zusätzlich entstehende Wärmewiderstand minimiert ist. Dies erfolgt beispielsweise durch eine stoffschlüssige Anbindung beispielsweise durch Löten bei metallischer Wärmeableitung 60. Die Wärmeableitung 60 selbst kann in Form, Größe und Material flexibel gewählt sein. Mögliche Beispiele sind sog. vapor chamber (von Wärmeableitungen größer 300 W) bzw. (pulsating) heatpipes, Wärmeleitfolien oder Beschichtungen. Als mögliche Materialien der Wärmeableitung 60 könnte beispielsweise Aluminium (von Wärmeableitungen kleiner 50 W) oder Kupfer (für Wärmeableitungen kleiner 100 W) zum Einsatz kommen, je nach der abzuführenden Verlustleistung. Aufgrund der zumindest teilweisen Verlagerung von Funktionen der Wärmeableitung 60 bzw. Wärmespreizung an die Außenseite des Gehäuses 52 reduziert sich die Komplexität signifikant.
laufenden Betrieb könnte beispielsweise nach veränderten thermischen Bedingungen, beispielsweise nach einem Software update, die Wärmeableitung 60 ausgetauscht werden. Dadurch erhöht sich die Flexibilität stark.
In 8 sind die resultierenden Wärmeströme, symbolisiert durch die Pfeile des Wärmetransports 70, angedeutet. Durch das Vorsehen der zusätzlichen Wärmeableitung 60 an der Unterseite des Gehäuses 52 erfolgt ein Großteil der Wärmeabfuhr an der Außenseite des Gehäuses 52, 54 in Richtung der Wärmesenke, nämlich des Kühlers 40. Ein kleiner Teil der Wärme wird über das Gehäuse52, 54 selbst abgeführt. Die Wärmeströme gelangen aufgrund der guten wärmeleitenden Verbindung mit der Aufnahme 18 (beispielsweise durch die Klemmung durch das Verbindungsmittel 58) über die Aufnahme 18 und die Seitenfläche 14 des Gehäuses 11 an den Kühler 40, der diese dann abführt.
Die Vorrichtung 10 kommt insbesondere bei austauschbaren Elektronikbaugruppen 50 im Kraftfahrzeugbereich zum Einsatz. In den austauschbaren Elektronikbaugruppen 50 können insbesondere rechenintensive Funktionen im Kraftfahrzeugbereich realisiert werden wie beispielsweise teilautonomes oder autonomes Fahren, Kommunikationsmodule, Gateway-Funktionalitäten, Infotainment, Sicherheitsanwendungen etc. Solche Funktionen können jeweils in einer austauschbaren Elektronikbaugruppe 50 realisiert sein. Die Austauschbarkeit erlaubt auch ein späteres Nachrüstenn von aktueller Hardware, indem Elektronikbaugruppen 50 leicht ausgetauscht werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 10105292 A1 [0002]
DE 10244607 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Aufnahme austauschbarer Elektronikbaugruppen eines Kraftfahrzeugs, umfassend zumindest ein Gehäuse (11) aus einem wärmeleitenden Material, um die austauschbaren Elektronikbaugruppen (50) zumindest teilweise zu umschließen, und zumindest eine mit dem Gehäuse (11) lösbar verbundene Vorderseite (20), über die Zugang zu den im Inneren des Gehäuses (11) anordenbaren austauschbaren Elektronikbaugruppen (50) möglich ist, wobei an zumindest einer Außenseite des Gehäuses (11) zumindest ein Kühler (40) angeordnet ist zur Kühlung zumindest einer der austauschbaren Elektronikbaugruppen (50).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anschluss (42) an dem Kühler (40) vorgesehen ist zum Einbringen und/oder Ausbringen eines Kühlmediums, insbesondere Kühlflüssigkeit, besonders bevorzugt Wasser.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) aus einem stranggepressten Profil, insbesondere Aluminium, besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiterer Kühler (40) vorgesehen ist, der insbesondere auf der dem einen Kühler (40) gegenüberliegenden Seite des Gehäuses (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) im Inneren zumindest eine Aufnahme (18), insbesondere Schienen oder Profile, zur Aufnahme zumindest einer austauschbaren Elektronikbaugruppe (50) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine obere und eine untere Aufnahme (18) vorgesehen sind zur Aufnahme und Befestigung, insbesondere Verklemmung, der austauschbaren Elektronikbaugruppe (50).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (18) an der selben Seitenwand des Gehäuses (11) angeordnet ist, an der der Kühler (40) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) zumindest eine oder mehrere Befestigung(en) (12) umfasst, insbesondere eine Schiene, zur Aufnahme eines fahrzeugseitig angeordneten Gegenhalters.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (40) zwischen zwei Befestigungen (12) angeordnet ist und/oder dass der Kühler (40) aus Blech besteht und/oder dass der Kühler an das Gehäuse (11) gelötet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (18) und/oder die Befestigung (12) einteiliger Bestandteil des Gehäuses (11) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) zumindest eine Ausnehmung (28) zur Aufnahme einer Dichtung (26), insbesondere eine radiale Dichtkontur, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine rückseitige Gehäuseabdeckung (22) vorgesehen ist, insbesondere als Druckguss-Teil, besonders bevorzugt als Aluminium-Druckgussteil, ausgebildet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rückseitige Gehäuseabdeckung (22) zumindest eine Durchführung für zumindest einen Stecker (30) und/oder zumindest eine Abschirmung (32) und/oder zumindest eine Aufnahme (23) für eine parallel zu der Gehäuseabdeckung (22) ausgerichtete Leiterplatte (34), die zur Kontaktierung der austauschbaren Elektronikbaugruppen (50) dient, umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (42) des Kühlers (40), vorzugsweise beide Anschlüsse (42), an einer Rückseite des Gehäuses (11) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Befestigungen (12) jeweils an den Ecken des Gehäuses (11) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine lösbare mechanische Fixierung (24) der Vorderseite (20) und/oder der rückseitigen Gehäuseabdeckung (22) vorgesehen ist, insbesondere umfassend extrudierte Schraubhülsen im Gehäuse (11).