-
Die Erfindung betrifft ein Elektronikgehäuse für Leistungselektronik eines elektrifizierten Antriebsstrangs, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Elektronikgehäuse.
-
Damit eine Leistungselektronik in einem Kraftfahrzeug zulässig und/oder technisch sicher betreibbar ist, nämlich ohne dass andere Geräte durch elektrische oder elektromagnetische Effekte gestört werden, werden sogenannte EMV-Abschirmungen verwendet. Damit ist eine sogenannte elektromagnetische Verträglichkeit [EMV] sicherstellbar. EMV ist nach der europäischen EMV-Richtlinie vorzugsweise als die Fähigkeit eines Apparates, einer Anlage oder eines Systems zu verstehen, in der elektromagnetischen Umgebung betreibbar zu sein, ohne dabei selbst elektromagnetische Störungen zu verursachen, die für (alle) in dieser Umgebung vorhandenen Geräte beeinträchtigend oder sogar unannehmbar wären, aber auch umgekehrt das betreffende Gerät vor solchen störenden EMV-Einflüssen zu schützen.
-
Beispielsweise ist es bekannt, ein Blech oder Gitter einzusetzen, welches als Faraday'scher Käfig fungiert. Dabei ist sicherzustellen, dass eine nahezu dichte Abdichtung geschaffen ist. Es sind daher unter Umständen für jede Konfiguration exakt angepasste Bleche oder Gitter einzusetzen.
-
Aus der
DE 10 2021 204 119 A1 ist ein elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug und Abschirmungsvorrichtung zur elektromagnetischen Abschirmung von elektrischen oder elektronischen Bauteilen bekannt. Die Abschirmungsvorrichtung umfasst ein Gehäuseteil, welches einen Aufnahmeraum zur Aufnahme der elektrischen oder elektronischen Komponenten mit einer Zugangsöffnung definiert und im Bereich eines Umfangs der Zugangsöffnung eine elektrisch leitfähiger Kontaktstrukturanordnung aufweist, und eine sich flächig erstreckende Abdeckung zum Verschließen der Zugangsöffnung des Gehäuseteils, welche aus einem Kunststoffmaterial mit einer darin integrierten, sich flächig erstreckenden Metalleinlage ausgebildet ist, wobei die Metalleinlage eine Vielzahl verteilt angeordneter Durchgangsöffnungen aufweist und in einem Randbereich der Abdeckung zumindest bereichsweise freigelegt ist, und wobei die Abdeckung derart an dem Gehäuseteil positionierbar ist, dass die Abdeckung die Zugangsöffnung verschließt und die Metalleinlage der Abdeckung und die Kontaktstrukturanordnung des Gehäuseteils direkt miteinander in Kontakt stehen. In einer Ausführungsform gemäß der dortigen
8 ist die Metalleinlage 21 kann 2.8. als ein Streckmetall realisiert. Alternativ kann auch ein Metallgewebe, ein Lochblech oder dergleichen als Metalleinlage 21 vorgesehen sein. Allgemein erstreckt sich die Metalleinlage 21 flächig und weist eine Vielzahl über die Fläche verteilt angeordneter Ausnehmungen 21A auf. Allgemein kann die Form der Metalleinlage z.B. als gitterförmig beschrieben werden.
-
Aus der
DE 10 2021 204 696 A1 ist ein Gehäuse zur Aufnahme von Batteriezellen und einer Vielzahl elektronischer Komponenten bekannt. Das Gehäuse umfasst ein Elektronikgehäuse zur Aufnahme der Vielzahl elektronischer Komponenten, ein Zellgehäuse zur Aufnahme der Batteriezellen und mindestens einen Kühlmittelpfad zum Temperieren des Gehäuses. In dem Elektronikgehäuse ist ein Trennelement angeordnet, dass das Elektronikgehäuse in mindestens zwei Bereiche zur Aufnahme jeweiliger elektronischer Komponenten der Vielzahl elektronischer Komponenten trennt, wobei das Trennelement jeweilige Bereiche der mindestens zwei Bereiche gegeneinander elektromagnetisch abschirmt, und wobei das Trennelement thermisch mit dem mindestens einen Kühlmittelpfad gekoppelt ist, um thermische Energie von den jeweiligen elektronischen Komponenten auf in dem mindestens einen Kühlmittelpfad strömendes Kühlmittel zu übertragen. In einer Ausführungsform dass das Trennelement direkt mit zumindest einer der in dem Elektronikgehäuse angeordneten elektronischen Komponenten thermisch gekoppelt ist, um die zumindest eine thermisch mit dem Trennelement gekoppelte elektronische Komponente thermisch mit dem in dem mindestens einen Kühlmittelpfad strömenden Kühlmittel zu koppeln, und wobei das Elektronikgehäuse direkt mit zumindest einer weiteren der in dem Elektronikgehäuse angeordneten elektronischen Komponente thermisch gekoppelt ist, um die zumindest eine thermisch mit dem Elektronikgehäuse gekoppelte elektronische Komponente mit dem in dem mindestens einen Kühlmittelpfad strömenden Kühlmittel zu koppeln.
-
Aus der
DE 10 2021 202 450 A1 ist eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug und Elektronikbaugruppe für eine elektrische Antriebsvorrichtung bekannt. Die Elektronikbaugruppe umfasst ein Gehäuse, welches einen Innenraum definiert und zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist, und eine plattenförmige Kühleinrichtung, welche in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist und in dem Innenraum eine erste Zone und eine zweite Zone voneinander trennt, wobei die plattenförmige Kuhleinrichtung eine Oberfläche aus elektrisch leitfähigem Material aufweist, welche in elektrischem Kontakt mit einem elektrisch leitfähigen Bereich des Gehäuses angeordnet ist. Ferner umfasst die Elektronikbaugruppe ein in der ersten Zone des Innenraums angeordnete leistungselektronische Schaltung zur elektrischen Verbindung mit einer elektrischen Maschine und eine in der zweiten Zone des Innenraums angeordnete signalelektronische Schaltung, welche elektrisch mit der leistungselektronischen Schaltung verbunden und dazu eingerichtet ist, diese zu steuern. Gemäß einer Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Kühleinrichtung eine Kühlplatte aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweist, wobei im Querschnitt der Kühlplatte eine Leitungsstruktur zum Durchleiten eines Kühlfluids ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Kühlplatte aus Kupfer, Aluminium oder dergleichen gebildet sein. Ein Bereich zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche bildet den Querschnitt der Kühlplatte, welcher einen Hohlraum enthält. Der Hohlraum kann z. B. Kanäle oder allgemein einen Strömungsraum definieren, in welchem ein Fluid, z.B. Wasser strömen kann. Beispielsweise kann die Kühlplatte aus zwei Teilplatten zusammengesetzt sein.
-
Aus der
DE 10 2021 113 090 A1 ist eine Leistungselektronik-Baugruppe und elektrischer Antriebsstrang bekannt. Diese umfasst ein Gehäuse, ein Abschirmelement sowie eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Wechselrichterschaltung, wobei die Wechselrichterschaltung wenigstens ein Leistungsschaltmodul, einen Kondensator und wenigstens eine weitere Komponente, die elektrisch über den Kondensator mit dem Leistungsschaltmodul verbunden ist, umfasst, wobei das Abschirmelement im Inneren des Gehäuses zwischen zwei gegenüberliegenden Gehäuseseiten angeordnet ist und das Innere des Gehäuses in wenigstens zwei voneinander abgeschirmte Abschnitte teilt, und wobei das Leistungsschaltmodul und die weitere Komponente in zwei unterschiedlichen Abschnitten angeordnet sind. Aufgrund der direkten Anordnung bzw. Befestigung der weiteren Komponenten an dem Abschirmelement und der direkten Verbindung des Abschirmelements zu den drei weiteren Gehäuseseitenkann auch die Kühlung der weiteren Komponenten der Wechselrichterschaltung verbessert werden. Das Abschirmelementwirkt als ein passiver Kühler, wobei ein Wärmefluss durch das Abschirmelement in das Gehäuse und über das Gehäuse in die Kühlkanäle ermöglicht wird.
-
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden.
-
Die Erfindung betrifft ein Elektronikgehäuse für Leistungselektronik eines elektrifizierten Antriebsstrangs, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - einen Aufnahmeraum für Komponenten einer Leistungselektronik;
- - einen Zulauf in den Aufnahmeraum für ein Temperierfluid;
- - einen Ablauf in den Aufnahmeraum für ein Temperierfluid; und
- - ein EMV-Abschirmelement zum Schützen der Leistungselektronik und/oder umgekehrt umliegender Komponenten vor möglichen elektro-magnetischen Störungen.
-
Das Elektronikgehäuse ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass das EMV-Abschirmelement zugleich einen Partikelfilter für das über den Zulauf einströmende und über den Ablauf abströmende Temperierfluid umfasst.
-
In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
-
Das Elektronikgehäuse ist ein eigenständiges Gehäuse oder ein Teil eines größeren Gehäuses zum Einhausen von mehreren Geräten beziehungsweise Einheiten. In letzterem Fall ist das Elektronikgehäuse beispielsweise (einteilig oder mehrteilig) eine Gehäusekomponente, welche nicht für sich alleine einen Raum abschließt. Vielmehr ist das Elektronikgehäuse dann eine Gehäusehälfte, wobei darauf hingewiesen sei, dass der Begriff Gehäusehälfte nicht darauf einschränkt, dass es genau zwei Teile gibt. Das Elektronikgehäuse umfasst einen Aufnahmeraum, in welchem Leistungselektronik aufnehmbar, bevorzugt zumindest vormontierbar, ist. Dazu sind beispielsweise Stege und/oder Auflager für die Elemente Komponenten der Leistungselektronik in dem Aufnahmeraum angeordnet beziehungsweise definieren die Form des Aufnahmeraums.
-
Die Leistungselektronik ist (beispielsweise ein Pulswechselrichter für eine elektrische Traktionsmaschine eines Kraftfahrzeugs) zu temperieren, beispielsweise vornehmlich zu kühlen. Dazu ist ein Zulauf und ein Ablauf für ein Temperierfluid vorgesehen. Das Temperierfluid ist zum Überströmen von zumindest Bereichen der Leistungselektronik mit einem sehr guten Wärmeübergang eingerichtet. Es sei darauf hingewiesen, dass der Zulauf und/oder der Ablauf nicht zwangsläufig jeweils eine einzige Öffnung und/oder in einer einzigen Region des Aufnahmeraums eintretend gebildet sind. Beispielsweise umfasst der Zulauf und/oder der Ablauf jeweils eine Mehrzahl von Öffnungen und/oder eine Mehrzahl von Orten, an welchen das Temperierfluid in den Aufnahmeraum einströmen beziehungsweise aus dem Aufnahmeraum ausströmen kann, beispielsweise strömend her von oder hin zu verschiedenen anderen Komponenten eines gemeinsamen Thermokreislaufs.
-
Weiterhin ist ein EMV-Abschirmelement bereitgestellt, welches ein elektrisch leitendes Material umfasst, bevorzugt aus einem elektrisch-leitenden Material hergestellt ist. In einer Ausführung ist das EMV-Abschirmelement in konventioneller Weise dazu eingerichtet, eine zumindest teilweise EMV-Abschirmung bereitzustellen.
-
Bevorzugt ist das EMV-Abschirmelement das einzige Element, welches eine EMV-Abschirmung bereitstellt. Das EMV-Abschirmelement ist einteilig oder mehrteilig ausgeführt.
-
Hier ist nun vorgeschlagen, dass das EMV-Abschirmelement zugleich als Partikelfilter für das Temperierfluid eingesetzt ist. Dazu weist das EMV-Abschirmelement im Gegensatz zu vorbekannten EMV-Abschirmelementen eine deutlich kleinere maximale Strömungsöffnung auf. Beispielsweise weisen Partikel, welche durch diesen Partikelfilter hindurchtreten können, einen (kleinsten) Durchmesser von kleiner oder gleich als 600 µm [sechshundert Mikrometer] auf. Beispielsweise ist die Feinheit des Partikelfilters nach der gewünschten Reinheit des Temperierfluids, beispielsweise nach Reinraumvorschriften bestimmt.
-
Es sei darauf hingewiesen, dass der Partikelfilter beziehungsweise dessen Eigenschaft von dem EMV-Abschirmelement insgesamt gebildet ist oder lediglich bereichsweise vorliegt. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass das Temperierfluid von dem Zulauf kommend und über den Ablauf abströmend durch den Partikelfilter hindurchgezwungen wird; also ist der Partikelfilter derart in dem Elektronikgehäuse angeordnet, dass das Temperierfluid zwischen dem Zulauf und dem Ablauf vollständig gefiltert wird und spätestens beim Ablauf gefiltert ist. Bevorzugt ist der Partikelfilter derart angeordnet, dass das Temperierfluid bereits dann gefiltert ist, bevor es mit der in dem Aufnahmeraum aufgenommenen Leistungselektronik beziehungsweise einer dazwischen angeordneten Wärmeübertragungswandung in unmittelbaren Wärmeaustausch treten kann.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist mittels des Einsatzes eines solchen EMV-Abschirmelements mit Partikelfilter für das Temperierfluid kein (weiterer) separater Partikelfilter nötig. Alternativ oder zusätzlich ist hier von dem Partikelfilter eine besondere Reinheitsgüte hinsichtlich der Partikelanzahl und/oder Partikelgröße hergestellt.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Partikelfilter derart ausgebildet, dass das Temperierfluid in seiner Hauptströmungsrichtung durch das EMV-Abschirmelement zumindest einmal umzulenken. In anderen Worten ist ein Weg des Temperierfluids zwischen einem Eintritt in und einem Austritt aus dem Partikelfilter nicht geradlinig, sondern bevorzugt ist zumindest eine Umlenkung um mehr als 90° [neunzig Grad von 360°], besonders bevorzugt mehrfach (beispielsweise hin und zurück), auf diesem Weg gebildet.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt ist mittels des EMV-Abschirmelements mit dem Partikelfilter eine Prallkühlung für das Temperierfluid erzielbar. Damit ist eine Wärmeübertragung zwischen dem Temperierfluid und dem EMV-Abschirmelement verbessert im Vergleich zu einem EMV-Abschirmelement mit einem geringen Strömungswiderstand, beispielsweise mit Kühlrippen mit Ausrichtung entlang einer Hauptströmungsrichtung.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Elektronikgehäuses vorgeschlagen, dass das EMV-Abschirmelement ein metallisches Material umfasst oder von diesem gebildet ist,
wobei bevorzugt das metallische Material Kupfer umfasst.
-
In einer Ausführung weist das EMV-Abschirmelement ein solches (elektrischleitendes) Material auf, bei welchem ein Kunststoff mit eingebetteten elektrischleitendem Material, wie beispielsweise ein Metall oder Graphen (beispielsweise in Form von eingebetteten Kohlefasern) eingesetzt ist. Ein solches Kunststoff-Bauteil hat den Vorteil, dass es kostengünstig für eine Serienfertigung ist und auch individuelle Anpassungen an eine Konfiguration des Elektronikgehäuses beziehungsweise der aufzunehmenden Leistungselektronik oder anderer Parameter kostengünstig umsetzbar ist.
-
In einer Ausführung weist das elektrisch leitende Material wenigstens eine Keramik auf, vorzugsweise ein Oxidkeramik beziehungsweise technische Keramik, welche elektrisch-leitend ist, beispielsweise an sich oder mittels eines geeigneten Füllstoffs, wie beispielsweise ein Metall oder Graphen (beispielsweise in Form von eingebetteten Kohlefasern).
-
In einer Ausführungsform ist das EMV-Abschirmelement, bevorzugt vollständig, aus einem metallischen Material gebildet, beispielsweise aus einem Blechmaterial, Gittermaterial oder Netzmaterial. Ein solches Material ist kostengünstig und zudem leicht (kalt) umformbar und somit ebenfalls eine individuelle Anpassung an eine jeweilige Konfiguration kostengünstig umsetzbar.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das metallische Material Kupfer beziehungsweise eine Kupferlegierung. Kupfer hat den Vorteil, dass es sowohl eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit (gut für das Abschirmen) als auch eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit und einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten und gegebenenfalls eine vergleichsweise hohe Wärmekapazität (gut für ein Temperieren des Temperierfluids) aufweist.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Elektronikgehäuses vorgeschlagen, dass der Partikelfilter des EMV-Abschirmelements aus einem porösen Material gebildet ist,
bevorzugt von einem offen-porösen Schaummaterial.
-
Mittels (offen-) porösem Material ist auf einfache Weise die Filterwirkung bereits von dem Material selbst bereitgestellt. Beispielsweise ist das das poröse Material ein Sintermaterial. Notwendig ist dabei, dass zumindest ein Teil der Poren derart gebildet sind, dass ein von dem Temperierfluid durchströmbarer Kanal durch das poröse Material hindurch gebildet ist. Vorteil ist hierbei, dass ab einer geeigneten Materialdicke nahezu ausgeschlossen ist, dass ein geradliniger Kanal gebildet ist. Partikel werden damit zuverlässig zurückgehalten.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein offen-poröses Schaummaterial eingesetzt. Ein solches Schaummaterial hat den zusätzlichen Vorteil, dass es leicht (kalt) umformbar ist. Besonders bevorzugt ist das offen-poröse Schaummaterial aus Kupfer oder einer Kupfer-Legierung gebildet. In einer Ausführungsform ist das gesamte EMV-Abschirmelement aus dem offen-porösen Schaummaterial gebildet.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Elektronikgehäuses vorgeschlagen, dass der Partikelfilter des EMV-Abschirmelements von einem Gitter gebildet ist,
bevorzugt von einem Streckmetall.
-
Ein Gitter ist ein besonders kostengünstiges Material und weist bereits die notwendige flächige elektrische Leitfähigkeit eines EMV-Abschirmelements auf. Bei der Auswahl einer geeigneten Größe der Gitteröffnungen ist damit ein Partikelfilter gebildet. In einer Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Gittern hintereinander eingesetzt, welche (in Hauptsrömungsrichtung) sich verringernde Öffnungsgrößen und/oder derart zueinander versetzt angeordnet sind, dass eine in Hauptströmungsrichtung verkleinerte Öffnungsgröße erzeugt ist.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gitter aus einem Streckmetall gebildet, welches besonders kostengünstig ist und zudem leicht (kalt) umformbar ist.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Elektronikgehäuses vorgeschlagen, dass das Material des Partikelfilters, bevorzugt des gesamten EMV-Abschirmelements, zerstörungsfrei plastisch verformbar ist.
-
Bei dieser Ausführungsform ist der Partikelfilter beziehungsweise das (gegebenenfalls gesamte) EMV-Abschirmelement leicht (bevorzugt kalt) umformbar gebildet. Damit ist das Material gut in eine individuell erforderliche Form bringbar. Beispielsweise ist von einem Monteur eine individuelle Anpassung in-situ bei der Montage vornehmbar, um ein wirksames EMV-Abschirmen und ein Zwang zum Durchströmen des Partikelfilters sicher erzielt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass unter Umständen eine individuelle oder regelmäßig erforderliche Anpassung bei der Montage auch einen elastischen Verformungsanteil umfasst, wobei eine (elastische) Rückformung beispielsweise stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig unterbunden wird.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Elektronikgehäuses vorgeschlagen, dass das EMV-Abschirmelement zumindest eine der folgenden Strukturen umfasst:
- - eine Wellung;
- - eine Rippe;
- - einen Steg; und
- - ein Gitter.
-
Die hier genannten Strukturen sind jeweils in einer Ausführungsform vorteilhaft für eine mechanische Stabilität des EMV-Abschirmelements und/oder für einen verbesserten Wärmeübergang (im Vergleich zu einer Ausführungsform ohne diese Struktur). Bevorzugt ist die jeweilige Struktur aus dem Material des EMV-Abschirmelements gebildet, beispielsweise durch entsprechende (Blech-) Umformung eines Gitters zum Ausbilden einer Wellung und/oder zumindest einer Rippe. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Rippe allgemein als im Vergleich zu einem Steg kleinere Strkuture und/oder einfachere Struktur und/oder im Unterschied zu einem (Verbindungs-) Steg als ohne Anbindung an eine andere Komponente angesehen wird. Alternativ oder zusätzlich ist eine solche Struktur separat mit dem EMV-Abschirmelement gefügt.
-
Es sei darauf hingewiesen, dass das Elektronikgehäuse in einer vorteilhaften Ausführungsform selbst außenseitig Kühlelemente aufweist, wie beispielsweise Rippen oder Stege, und das EMV-Abschirmelement derart wärmeleitend mit dem Elektronikgehäuse gekoppelt ist, dass eine Wärme zwischen dem EMV-Abschirmelement und dem Elektronikgehäuse mittels Wärmeleitung austauschbar ist beziehungsweise in das Elektronikgehäuse einspeicherbar ist.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Elektronikgehäuses vorgeschlagen, dass das über den Zulauf und den Ablauf in das Elektronikgehäuse leitbare Temperierfluid ein elektrisch-isolierendes Fluid, bevorzugt ein Öl, zum Immersionstemperieren ist.
-
Bei dieser Ausführungsform ist die Leistungselektronik oder zumindest ein Bereich davon trotz möglicherweise (beispielsweise in einem Fehlerfall einer elektrischen Isolationsmaßnahme) elektrischer Leitfähigkeit ein unmittelbarer Kontakt mit dem (elektrisch-isolierenden) Temperierfluid ermöglicht, also eine sogenannte Immersionstemperierung. Dabei wird eine sehr hohe Effizienz der Wärmeübertragung erzielt. In einem solchen Temperierfluid sollen aber keine (zu großen) elektrisch-leitenden Partikel vorhanden sein. Dies wird mittels des EMV-Abschirmelements wie hier vorgeschlagen unterbunden. Es sei darauf hingewiesen, dass in einer Ausführungsform zwar bevorzugt die in dem Elektronikgehäuse aufgenommene Leistungselektronik selbst vor (zu großen) Partikeln geschützt ist, aber alternativ einzig ein in einem gemeinsamen Thermokreislauf nachgelagert angeordnetes Gerät beziehungsweise Einheit vor (zu großen) Partikeln geschützt ist.
-
Bevorzugt ist das Temperierfluid als Öl ausgeführt und in dem Elektronikgehäuse, besonders bevorzugt in dem gesamten Thermokreislauf, in flüssiger Phase geführt.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- zumindest eine, bevorzugt hochvolt-betriebene elektrische, besonders bevorzugt batterie-elektrisch betriebene, Traktionsmaschine, eine Leistungselektronik für die Traktionsmaschine und zumindest ein Vortriebsrad, welches mittels der Traktionsmaschine zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs antreibbar ist,
- wobei die Leistungselektronik, bevorzugt umfassend einen Pulswechselrichter, in einem Elektronikgehäuse nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung abgeschirmt und temperierbar eingehaust ist.
-
Das hier vorgeschlagene Kraftfahrzeug weist eine Traktionsmaschine auf, beispielsweise einen Elektromotor, beziehungsweise mehrere Traktionsmaschinen, beispielsweise ausgeführt als Hybrid oder rein elektrisch, mit jeweils an einer Fahrzeugachse einem Elektromotor und/oder einem Radnabenantrieb in zumindest einem der Vortriebsräder des Kraftfahrzeugs. Bevorzugt ist das Kraftfahrzeug batterie-elektrisch mittels einer Hochvoltbatterie mit elektrischer Energie für den Vortrieb ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich sind in dem Kraftfahrzeug (weitere) Komponenten mit Bedarf für eine zu temperierende Leistungselektronik vorgesehen. Mittels der zumindest einen Traktionsmaschine ist über die Vortriebsräder, in der Regel zwei oder vier, ein Vortrieb des Kraftfahrzeugs erzeugbar. Mittels des EMV-Abschirmelements in dem Elektronikgehäuse der (zumindest einen) Leistungselektronik ist das vorschriftsgemäße und/oder technisch notwendige Abschirmen von elektromagnetischer Strahlung und daraus möglicherweise folgenden Störungen erzielt.
-
Hier ist zudem eine Sicherheit geschaffen, dass (zu große) Partikel in dem Temperierfluid vorhanden sind beziehungsweise in kritische Bereiche der Leistungselektronik und/oder in einem Thermokreislauf gelangen können. Dabei ist es in einer bevorzugten Ausführungsform nicht notwendig, einen weiteren Partikelfilter dem Elektronikgehäuse vorzuschalten beziehungsweise woanders in dem Thermokreislauf anzuordnen.
-
Beispielsweise wird hierdurch ermöglicht, dass das Temperierfluid nicht oder seltener ausgetauscht werden muss, vorzugsweise ein Wartungszyklus für den betreffenden Thermokreislauf des Kraftfahrzeugs und/oder der Leistungselektronik verlängert wird beziehungsweise entfallen kann.
-
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, dass die Leistungselektronik mittels des über den Zulauf und den Ablauf in dem Elektronikgehäuse immersionstemperierbar ist,
wobei bevorzugt das Temperierfluid in einem gemeinsamen Thermokreislauf für die Traktionsmaschine und/oder andere Komponenten des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs genutzt ist.
-
Der Vorteil des Partikelfilters, welcher zugleich von dem EMV-Abschirmelement für die Leistungselektronik in dem Elektronikgehäuse umfasst ist, ist bei einem Immersionstemperieren besonders groß, weil dadurch ein Anhaften oder Verkeilen von (zu großen) Partikeln an einem unmittelbar beströmten Gerät beziehungsweise Einheit und zudem (bei elektrisch-leitfähigen) Partikeln eine elektrische Fehlleitung beziehungsweise ein Kurzschluss sicher unterbindbar ist.
-
Bei einem Einsatz von einem Thermokreislauf für mehrere Komponenten des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise der Traktionsmaschine und/oder einer Hochvoltbatterie, eines OnBoardChargers, eines Chillers, eines elektrischen Heizers, eines Aufwärtskonverters und/oder anderer Komponenten, ist es zum einen vorteilhaft, wenn die betreffende Leistungselektronik, beispielsweise ein Pulswechselrichter für eine elektrische Traktionsmaschine, vor möglicherweise vorhandenen Partikeln aus dem Thermokreislauf oder den anderen zu temperierenden Komponenten, geschützt ist, und zum anderen vorteilhaft, wenn ein notwendiger Partikelfilter eingespart werden kann, indem diese Funktion bereits in das (zumindest eine) EMV-Abschirmelement integriert ist.
-
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1 eine schematische seitliche Schnittansicht eines EMV-Abschirmelements;
- 2 eine schematische seitliche Schnittansicht eines Elektronikgehäuses mit einer Leistungselektronik und mit einem EMV-Abschirmelement; und
- 3 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Thermokreislauf.
-
In 1 ist eine schematische seitliche Schnittansicht eines EMV-Abschirmelements 8 gezeigt. Das EMV-Abschirmelement 8 umfasst ein elektrischleitendes Material und ist dazu derart ausgeführt, dass eine geeignete EMV-Abschirmung erzielbar ist. Zudem weist das EMV-Abschirmelement 8 eine Material-Struktur auf, mittels welcher Partikel 20 in einer mit Pfeilen dargestellten Fließrichtung (beispielsweise im Einsatz der Hauptströmungsrichtung 17) aus einem durch das EMV-Abschirmelement 8 strömendes Temperierfluid 6 herausgefiltert werden.
-
In 2 ist eine schematische seitliche Schnittansicht eines Elektronikgehäuses 1 mit einer Leistungselektronik 2 (beispielsweise einem Pulswechselrichter 15) und mit einem EMV-Abschirmelement 8, beides (rein optional) innerhalb des Aufnahmeraums 4 gezeigt. Beispielsweise ist das Elektronikgehäuse 1 und die Leistungselektronik 2, sowie das Temperierfluid 6 für ein Immersionstemperieren, also zum unmittelbaren Kontakt von (potentiell elektrisch-leitenden Elementen) der Leistungselektronik 2 und dem Temperierfluid 6 eingerichtet. Links in der Darstellung ist für das Temperierfluid 6 ein Zulauf 5 gebildet und rechts in der Darstellung ein Ablauf 7, sodass sich in dem Elektronikgehäuse 1 eine entsprechende (wie von den Pfeilen angedeutete) Hauptströmungsrichtung 17 ausbildet. Das EMV-Abschirmelement 8 ist derart relativ zu der Leistungselektronik 2 angeordnet, dass die Leistungselektronik 2 wie gewünscht abgeschirmt ist. Dies ist hier der Einfachheit halber unzureichend dargestellt und es wird insoweit auf das allgemeine Fachwissen und den Hinweis in der vorhergehenden Beschreibung auf den Vorteil der Umformbarkeit verwiesen. Zudem ist das EMV-Abschirmelement 8 beziehungsweise der Partikelfilter 9 hier (rein optional) derart angeordnet, dass die Leistungselektronik 2 vor möglicherweise mit dem (in der mittels Pfeilen angedeuteten Hauptströmungsrichtung 17) Temperierfluid 6 mitgetragenen anströmenden (zu großen) Partikeln 20 geschützt ist, indem Partikel 20 von dem Partikelfilter 9 zurückgehalten werden, wie hier skizzenhaft angedeutet. Der Partikelfilter 9 ist hier rein beispielhaft von einem Schaummaterial 10 gebildet. Gemäß einer (rein optionalen) Ausführungsform weist das EMV-Abschirmelement 8 zudem mehrere Rippen für einen verbesserten Wärmeübergang zwischen dem EMV-Abschirmelement 8 und dem Temperierfluid 6. Unabhängig davon ist hier (rein optional) eine Rippe außenseitig an dem Elektronikgehäuse 1 dargestellt, mittels welche ein guter Wärmeübergang von dem Elektronikgehäuse 1 zu einer aktuellen Umgebung und/oder zu umliegenden Bauteilen geschaffen ist.
-
In 3 ist eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 11 mit einem Thermokreislauf 16 für (rein optional nicht ausschließlich) seinen Antriebsstrang 3 gezeigt. Das Kraftfahrzeug 11 ist zum Transport von zumindest einem Fahrgast und/oder Transportgütern vorgesehen und weist dazu eine Transportzelle 18, hier beispielsweise hauptsächlich eine Fahrgastkabine, auf. Das Kraftfahrzeug 11 wird über die vorderen Vortriebsräder 13 und die hinteren Vortriebsräder 14 mittels des Drehmoments von den jeweiligen (hier rein optional elektrischen) Traktionsmaschine 12 angetrieben, wobei hier jeweils eine Traktionsmaschine 12 an der Hinterachse und eine zweite Traktionsmaschine 12 an der Vorderachse angeordnet ist, welche von einer Hochvoltbatterie 19, hier als Traktionsbatterie ausgeführt, mit elektrischer Leistung versorgbar ist. Das Drehmoment der jeweiligen elektrischen Traktionsmaschine 12 (vorne rein optional koaxial und hinten rein optional achs-parallel) ist über ein Getriebe 21 und ein Differenzial 22 (nur hinten bezeichnet) an die Vortriebsräder 13,14 übertragbar. Die Vortriebsräder 13,14 sind zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs 11 eingerichtet. Zum Temperieren der Einheiten des Antriebs und der Transportzelle 18 ist ein Thermokreislauf 16 mit einem Wärmetauscher 23 vorgesehen. Hier ist rein beispielhaft ein Pulswechselrichter 15 mit einem EMV-Abschirmelement 8 dargestellt, welches zugleich (bevorzugt den einzigen) Partikelfilter 9 für das Temperierfluid 6 des Thermokreislaufs 16 umfasst.
-
Von dem hier vorgeschlagenen EMV-Abschirmelement ist neben der Funktion des Abschirmens auch ein Partikelfilter gebildet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Elektronikgehäuse
- 2
- Leistungselektronik
- 3
- Antriebsstrang
- 4
- Aufnahmeraum
- 5
- Zulauf
- 6
- Temperierfluid
- 7
- Ablauf
- 8
- EMV-Abschirmelement
- 9
- Partikelfilter
- 10
- Schaummaterial
- 11
- Kraftfahrzeug
- 12
- Traktionsmaschine
- 13
- hinteres Vortriebsrad
- 14
- vorderes Vortriebsrad
- 15
- Pulswechselrichter
- 16
- Thermokreislauf
- 17
- Hauptströmungsrichtung
- 18
- Transportzelle
- 19
- Hochvoltbatterie
- 20
- Partikel
- 21
- Getriebe
- 22
- Differenzial
- 23
- Wärmetauscher
- 24
- Kühlrippe