用于具有至少一个电动马达和变速器的车辆的控制单元的制作方法

1.本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的用于具有至少一个电动马达和变速器的车辆的控制单元。


背景技术：

2.电动性尤其表示使用电动汽车。
3.电动汽车完全或部分地被电驱动，携带能量存储器，并主要从电网中获取其能量。混动车辆将两种驱动技术组合起来。较短的距离通常可以用电来完成，但利用其内燃机，它们也可以毫无问题地完成长距离。也可以在插座上充电的混动汽车被称为插电式混动汽车。在汽车完全由电力驱动之前，混动车辆被认为是桥接技术。
4.车辆通常设有变速器，变速器设计用于借助于扭矩传递离合器在变速器入口和出口之间传递扭矩。
5.变速器的运行通过变速器控制器控制。混动车辆和电动车辆中的电驱动总成的另一中心部件是功率电子装置。其致力于尤其是电机的操控、与车辆控制系统的通信以及驱动器的诊断。功率电子装置通常包括电子控制器、逆变器和dc/dc变换器。控制器代表功率电子装置的开关中心。
6.直流-交流变换器或逆变器将电池的直流电变换成用于驱动电马达的交流电。最后电动马达将电能变换成机械能。为了给电池充电，将该过程反过来。
7.隶属于电驱动车辆的其它中心部件的有直流-直流变换器，也可以叫做转换器或变流器。其将100-400伏或以上的高的电池电压变换成用于电子构件的12或48伏的明显更低的运行电压。
8.de 102013222599a1描述了一种车辆，具有内燃机和电动马达，其中，变速器控制模块除了控制变速器之外也控制电动马达、逆变器和dc-dc变换器。


技术实现要素：

9.本发明的任务是，提出一种用于具有至少一个电动马达和变速器的车辆的紧凑的控制单元，由此能够将控制单元的单个零件的数量保持得较低，且其中，通过高效地输出由电子装置产生的热，可以省去昂贵的低损耗构件。
10.该任务根据本发明通过一种具有权利要求1的特征的控制单元解决。
11.在根据本发明的控制单元中，壳体包括壳体上部件和壳体下部件，其中，冷却体布置在壳体上部件和壳体下部件之间，使得冷却体形成壳体的一部分。
12.冷却体具有升高的环绕的边缘，其中，壳体上部件能导热地布置在该尤其是平整地实施的边缘上，且壳体上部件和冷却体形成介质密封的空腔，用于容纳变流器电子装置和变速器控制电子装置。在此，变流器电子装置能导热地直接与冷却体连接。
13.变速器控制电子装置又能导热地与壳体上部件的内侧面连接，使得发生从变速器控制电子装置经由壳体上部件到冷却体的边缘上的传热。因此从变速器控制电子装置到冷
却体上的传热是间接地发生的。
14.由此提出了一种用于逆变器和变速器的、带有共同的高效的冷却设备的紧凑的控制单元，其不仅可以作为附属控制单元，也可以作为独立控制单元在车辆中使用。
15.在一种实施方式中，变流器电子装置和冷却体之间的导热连接或变速器控制电子装置和壳体上部件之间的导热连接借助于导热材料完成或加强。
16.视有待输出的热量而定且尤其视参与传热的部件的接触面大小而定，可以例如使用按照标准的、硅基的导热膏或高功率的导热膏或具有改善的导热能力的导热胶。
17.由于从变速器控制电子装置经由壳体上部件到冷却体的边缘上的传热间接地发生，因此在该情况下适合于使用高功率导热膏进行连接。在使用导热胶作为导热材料时，不仅实现了导热效果也实现了粘合效果。
18.在另一种实施方式中，变速器控制电子装置和壳体上部件借助于至少一个、例如力锁合地作用的连接器具机械地彼此连接。该连接器具尤其可以是销钉状的连接器具，例如铆钉或螺钉。变速器控制电子装置和壳体上部件之间的导热膏的附加使用提高了从变速器控制电子装置离开的传热。
19.在另一种实施方式中，壳体上部件和冷却体借助于至少一个、例如力锁合地作用的连接器具机械地彼此连接。这里该连接器具尤其也可以是销钉状的连接器具，例如铆钉或螺钉。壳体上部件和冷却体、尤其是冷却体的边缘之间的接触面越大，则这些部分之间的热传导就越好。附加地可以在壳体上部件和冷却体的边缘之间布置密封器具。作为密封器具可以考虑固体密封件或液体密封件。视密封器具的性质而定，通过其的使用也可以附加地改善壳体上部件和冷却体之间的导热能力。
20.在另一种实施方式中，在壳体上部件中，在变速器控制电子装置和变流器电子装置之间布置屏蔽件。该屏蔽件尤其是用于减少或避免变流器电子装置和变速器控制电子装置之间的相互的有害的电磁相互作用。除了减少变流器电子装置和变速器控制电子装置之间的emi之外，屏蔽件尤其也用于减少或避免变流器电子装置和变速器控制电子装置之间的热相互作用、尤其是相互加热。在此情况下由电子装置放出的热经由屏蔽件传导到壳体上部件并从壳体上部件传导到冷却体的边缘上。在此情况下例如可以至少在屏蔽件的两个相对置的棱边长度上以与壳体上部件接触的方式布置平面的屏蔽件、尤其是钢板或另一种金属板。屏蔽件与壳体上部件的机械连接可以尤其是力锁合或形状锁合地实施。屏蔽件也可以由塑料和特殊的emi防护膜的复合结构形成。可替换地，屏蔽件也可以布置在冷却体上。
21.在另一种实施方式中，壳体上部件可以实施成深冲板件。这在生产上简单、成本低廉且需要较少的结构空间。
22.针对较高功率要求下的传热，在另一种实施方式中，壳体上部件可以实施成具有增大的表面、尤其是冷却鳍形式的铝压铸件，用于附加地将热放出到环境中。
附图说明
23.在附图中：
24.图1示出了控制单元的示意性截面图，
25.图2示出了另一控制单元的示意性截面图，
26.图3示出了一可替换的控制单元的示意性截面图，
27.图4示出了控制单元的透视图。
具体实施方式
28.图1示出了一种用于车辆、例如电动汽车或混动车辆的控制单元，该车辆具有至少一个电动马达和变速器。控制模块具有壳体11、12用于容纳一用于控制变速器的变速器控制电子装置5和一用于控制电动马达的变流器电子装置1。附加地，控制单元具有冷却体3，用以将由电子装置产生的热经由冷却液输出。
29.壳体11、12包括壳体上部件11和壳体下部件12，其中，壳体上部件11在其最简单的形式中被实施成深冲板件。
30.冷却体3布置在壳体上部件11和壳体下部件12之间，使得冷却体3形成壳体3、11、12的一部分。
31.冷却体3具有升高的、环绕的、平面地实施的边缘3.1，其中，壳体上部件11导热良好地贴放在边缘3.1上。
32.壳体上部件11和冷却体3借助于至少一个、这里两个连接器具8机械连接，其中，连接器具8通过壳体上部件11中的对应钻孔被容纳在冷却体3的对应容纳部3.3中。图1中在此将螺钉8旋入到冷却体3中的对应螺纹3.3中。
33.壳体上部件11和冷却体3形成介质密封的空腔9用于容纳变流器电子装置1和变速器控制电子装置5。变流器电子装置1包括电路板和电子构件1.1。电子构件1.1不仅安置在电路板的面向壳体上部件11的上侧面上也安置在其下侧面上，其中，在此在下侧面上将电子构件1.1布置在电路板的中心区域、尤其是在冷却液通道4附近。由于变流器电子装置1的电路板在两侧都被装备，因此冷却体3朝其边缘3.1的方向环绕地具有阶梯3.2，变流器电子装置1的下侧面的不具有构件的部分平放在该阶梯上。冷却体3的阶梯3.2和变流器电子装置1之间的导热材料2用于从变流器电子装置1向冷却体3的良好的传热10。在使用导热胶2的情况下取消了变流器电子装置1至冷却体3之间的额外的机械连接。
34.图1中阶梯3.2的高度匹配布置在变流器电子装置1的下侧面上的电子构件1.1的高度，使得在此电子构件1.1借助于导热材料2、6能导热地与冷却体3直接连接。
35.因此，在布置在变流器电子装置1的下侧面上的电子构件1.1的情况下，至冷却体3的传热10不仅经由变流器电子装置1的电路板发生，也从电子构件1.1直接发生。因此在这里尤其是可以装备产热特别多的电子构件1.1。附加地，为了进一步提高到冷却体3上的传热10，可以代替按照标准的导热材料2使用高功率导热材料6。
36.包括带有电子构件5.1的电路板的变速器控制电子装置5在此借助于导热材料2、6能导热地与壳体上部件11的内侧面连接，使得发生从变速器控制电子装置5经由壳体上部件11到冷却体3的边缘3.1上的传热10。因此从变速器控制电子装置5到冷却体3上的传热10是间接地发生的。
37.变速器控制电子装置5在图1中与壳体上部件11在内侧面上借助于至少一个连接器具8机械连接，在此借助于两个螺钉拧紧。在使用导热胶2、6的情况下也可以省去连接器具8。
38.从变速器控制电子装置5到壳体上部件11上的传热10可以尤其通过使用高功率导
热材料6进一步被提高。
39.原则上壳体上部件11和冷却体3、尤其是冷却体3的边缘3.1之间的接触面越大，则这些部分之间的热传导就越好。为了提高壳体的密封性可以附加地在壳体上部件11和冷却体3的边缘3.1之间安置密封器具7。作为密封器具7可以是固体密封件作为放入式密封件或可以是液体密封件。视密封器具的性质和使用而定，通过其的使用也可以附加地改善壳体上部件11和冷却体3之间的导热能力，无论如何不应该损害导热能力。
40.壳体下部件12力锁合地、例如借助于螺钉或者材料锁合地借助于焊接或粘接被紧固在冷却体3的与壳体上部件11相对置的侧面上，并且尤其是形成这里作为附属实施方式的控制模块到未示出的变速器上的接口。但控制模块也可以作为独立实施方式与变速器分开地加装在车辆中。
41.图2示出了如图1中的控制单元的示意性截面图，但在壳体上部件11中在变速器控制电子装置5和变流器电子装置1之间布置屏蔽件13。可替换地，屏蔽件13也可以布置在冷却体3上。屏蔽件13一方面用于减少或避免变流器电子装置1和变速器控制电子装置5之间的相互的有害的电磁相互作用(emi＝电磁干扰)。除了减少变流器电子装置1和变速器控制电子装置5之间的emi之外，屏蔽件13尤其也用于减少或避免变流器电子装置1和变速器控制电子装置5之间的热相互作用、尤其是相互加热。
42.在此情况下热从变流器电子装置1或从变速器控制电子装置5经由屏蔽件13传导到壳体上部件11上并从壳体上部件11传导到冷却体3的边缘3.1上。在此情况下例如可以至少在屏蔽件13的两个相对置的棱边长度14上作为屏蔽件13的触点以与壳体上部件11接触的方式布置平面的屏蔽件13、尤其是钢板或另一种金属板。屏蔽件13也可以由塑料和特殊的emi防护膜的复合结构形成。为了实现最佳的传热10，屏蔽件13完全地在所有棱边长度上被适配到壳体上部件11中。屏蔽件13与壳体上部件11的机械连接可以尤其是力锁合或形状锁合地实施。
43.关于屏蔽件13的布置和工作方式的描述当然也适合如下的替选方案，即屏蔽件13不是布置在壳体上部件11上而是布置在冷却体3上。
44.图3示出了如图1中的控制单元的另一示意性截面图，但这里作为壳体上部件11不使用简单的深冲板件而是使用冷却鳍16形式的具有增大的表面的铝压铸件。通过冷却鳍16发生到环境的附加放热。
45.图4示出了控制单元的透视图。用于变流器电子装置1和变速器控制电子装置5的接口17，尤其是用于与未示出的环境电子装置交换信号和供应电压，布置在壳体上部件11的上侧面上，但也可以布置在壳体上部件11的侧向上，或者其位于壳体下部件12的上侧面或壳体下部件12的侧向上。也可以考虑两种布置方式的组合。
46.图4中示出了冷却体3的两个冷却接口15。
47.用于逆变器和变速器的、带有共同的高效的冷却设备的紧凑的控制单元不仅可以作为附属控制单元，也可以作为独立控制单元在车辆中使用。
48.附图标记列表
49.1 变流器电子装置
50.1.1 变流器电子装置的电子构件
51.2 按照标准的导热材料
52.3 冷却体
53.3.1 边缘
54.3.2 阶梯
55.3.3 用于连接器具的容纳部
56.4 冷却液通道
57.5 变速器控制电子装置
58.5.1 变速器控制电子装置的电子构件
59.6 高功率导热材料
60.7 密封器具
61.8 连接器具
62.9 空腔
63.10 传热
64.11 盖子，壳体上部件
65.12 壳体下部件
66.13 屏蔽件
67.14 触点
68.15 冷却接口
69.16 冷却鳍
70.17 电接口

技术特征：
1.一种用于车辆的控制单元，所述车辆具有至少一个电动马达和变速器，其中，所述控制单元具有壳体(11、12)和冷却体(3)，所述壳体用于容纳变速器控制电子装置(5)和用于控制所述电动马达的变流器电子装置(1)，其特征在于，所述壳体(11、12)包括壳体上部件(11)和壳体下部件(12)，其中，所述冷却体(3)布置在所述壳体上部件(11)和所述壳体下部件(12)之间，使得所述冷却体(3)形成所述壳体(3、11、12)的一部分，所述冷却体(3)具有升高的环绕的边缘(3.1)，其中，所述壳体上部件(11)能导热地布置在所述边缘(3.1)上，使得所述壳体上部件(11)和所述冷却体(3)形成介质密封的空腔(9)，用于容纳所述变流器电子装置(1)和所述变速器控制电子装置(5)，其中，所述变流器电子装置(1)能导热地直接与所述冷却体(3)连接，且其中，所述变速器控制电子装置(5)能导热地与所述壳体上部件(11)的内侧面连接，使得发生从所述变速器控制电子装置(5)经由所述壳体上部件(11)到所述冷却体(3)的所述边缘(3.1)上的传热(10)。2.根据权利要求1所述的控制单元，其特征在于，所述变流器电子装置(1)和所述冷却体(3)之间的导热连接或所述变速器控制电子装置(5)和所述壳体上部件(11)之间的导热连接借助于导热材料(2、6)完成。3.根据权利要求2所述的控制单元，其特征在于，所述导热材料(2、6)是导热膏或导热胶。4.根据权利要求1至3所述的控制单元，其特征在于，所述变速器控制电子装置(5)和所述壳体上部件(11)借助于至少一个连接器具(8)机械地彼此连接。5.根据前述权利要求中任一项所述的控制单元，其特征在于，所述壳体上部件(11)和所述冷却体(3)借助于至少一个连接器具(8)导热地且机械地彼此连接。6.根据权利要求4或5所述的控制单元，其特征在于，所述至少一个连接器具(8)是螺钉或铆钉。7.根据前述权利要求中任一项所述的控制单元，其特征在于，在所述壳体上部件(11)中，在所述变速器控制电子装置(5)和所述变流器电子装置(1)之间布置平面的屏蔽件(13)。8.根据前述权利要求中任一项所述的控制单元，其特征在于，在所述冷却体(3)的所述边缘(3.1)和所述壳体上部件(11)之间布置密封器具(7)。9.根据前述权利要求中任一项所述的控制单元，其特征在于，所述壳体上部件(11)是深冲板件。10.根据权利要求1至8中任一项所述的控制单元，其特征在于，所述壳体上部件(11)是具有冷却鳍(16)的铝压铸件。

技术总结
用于车辆的控制单元，该车辆具有至少一个电动马达和变速器，控制单元具有用于容纳变速器控制电子装置(5)和用于控制电动马达的变流器电子装置(1)的壳体(11、12)以及冷却体(3)，壳体(11、12)包括壳体上部件(11)和壳体下部件(12)，冷却体(3)布置在壳体上部件(11)和壳体下部件(12)之间，使得冷却体(3)形成壳体(3、11、12)的一部分，冷却体(3)具有升高的环绕的边缘(3.1)，壳体上部件(11)能导热地布置在边缘(3.1)上，使得壳体上部件(11)和冷却体(3)形成介质密封的空腔(9)用于容纳变流器电子装置(1)和变速器控制电子装置(5)，变流器电子装置(1)能导热地直接与冷却体(3)连接，变速器控制电子装置(5)能导热地与壳体上部件(11)的内侧面连接，使得发生从变速器控制电子装置(5)经由壳体上部件(11)到冷却体(3)的边缘(3.1)上的传热(10)。的传热(10)。的传热(10)。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：纬湃科技德国有限责任公司
技术研发日：2021.10.07
技术公布日：2023/6/28