用于封装车辆的功率电子器件的壳体和功率电子器件系统的制作方法

本发明涉及根据独立权利要求的类型的设备。

背景技术：

用于电动车辆的能量存储器的充电器是功率电子器件系统，并且具有功率电子器件，该功率电子器件由于电损失而产生废热。废热在此蓄积在充电器的壳体内，并且可能在不利的情况下导致充电器的温度高于功率电子器件的按规定的运行温度。

技术实现要素：

由于此背景，本发明完成了根据主权项的改进的用于封装车辆的功率电子器件的壳体和改进的功率电子器件系统。有利的构造由从属权利要求和如下描述中得到。

散热体具有热侧和冷侧。热从热侧流向冷侧。热侧可以布置在壳体内并且在此处吸热，然后热向冷侧流出，在冷侧处热被释放到环境。如果在热侧与冷侧之间布置热泵，还可以强化热流。作为热泵，特别合适的是佩尔捷元件(peltierelement)，因为这不需要可运动的部件。

本发明规定了用于封装车辆的功率电子器件的壳体，其中，壳体具有以下特征：

由塑料材料制成的槽；

由导热的金属材料制成的散热体，其中，散热体具有布置在槽的内侧上的靠内部分和布置在槽的外侧上的靠外部分；以及

布置在靠内部分与靠外部分之间的至少一个佩尔捷元件。

功率电子器件可以例如被理解为用于产生蓄电池的充电电流的变换器电路。散热体的靠内部分和靠外部分可以相互导热地连接。散热体可以例如由铝合金制成。

散热体与槽的接触面可以描绘槽的型廓。散热体的形状可以与槽的型廓匹配。由此，可以将壳体紧凑地构造。

散热体可以布置在槽的边沿上。散热体可以套在槽的边沿上。通过在边沿上的布置，可以简单地安装散热体。

散热体可以被构造为环形地环绕边沿。通过环绕的散热体，可以实现大的传热面。

散热体可以通过使用导热的紧固夹被紧固在槽上。紧固夹可以被插入到槽的壁内。紧固夹可以具有用于螺旋连接散热体的螺纹。

可以通过使用玻璃板将槽气密地封闭。玻璃板可以被称作壳体的盖。在玻璃板上可以布置操作元件和显示元件。

佩尔捷元件可以布置在槽的内侧上。通过位于内部的布置，佩尔捷元件可以通过功率电子器件被提供以能量。此外，靠内部分因此变得特别冷。

散热体可以具有用于增加表面积的肋部。通过大的表面积可以实现良好的传热。

此外，提出了用于车辆的功率电子器件系统，其带有根据在此所提出的方案的壳体，其中，将功率电子器件气密地封装在壳体内，其中，佩尔捷元件与功率电子器件连接并且电互连为在运行中使得靠内部分变冷并且靠外部分变热。

功率电子器件可以被构造为用于车辆的电动驱动器的充电电子器件。功率电子器件系统可以被构造为电动车辆和/或混合动力车辆的充电器。通过气密的、防尘的并且防潮的封装，充电器可以被使用在恶劣的环境条件下。

附图说明

在附图中图示本发明所提出的方案的实施例，并且在接下来的说明中进行详细解释。其中：

图1示出根据本发明的一个实施例的用于封装功率电子器件的壳体的截面图示；

图2示出根据本发明的一个实施例的用于车辆的充电器的立体图示；

图3示出根据本发明的一个实施例的用于散热体的紧固解决方案的图示；以及

图4示出根据本发明的一个实施例的带有功率电子器件系统的车辆的示意性图示。

在如下对于本发明的优选实施例的描述中，对于在不同的图中图示的并且类似地工作的元件使用相同的或类似的附图标号，其中，省去对于这些元件的重复描述。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的用于封装功率电子器件102的壳体100的截面图示。壳体100具有由塑料材料制成的槽104。功率电子器件102能布置在槽104的底部106上。在此，功率电子器件102被图示为布置在底部106上。在槽104的壁108上布置了壳体100的散热体110。散热体110在此被构造为环绕壁108的边缘。在此，散热体110具有布置在槽104的内侧上的靠内部分112和布置在槽104的外侧上的靠外部分114。在此，靠内部分112和靠外部分114通过热桥116相互导热连接。热桥116在壁108的边缘之上延伸。在靠内部分112和靠外部分114之间布置有佩尔捷元件118。佩尔捷元件118当被施加以电压时将热从其一侧传输到另一侧。佩尔捷元件118与控制器120连接，该控制器是功率电子器件102的部分。通过控制器120控制佩尔捷元件118，使得热从靠内部分112被传输到靠外部分114。

在一个实施例中，散热体110具有肋部112，肋部将散热体110的表面放大，以实现改进的热传输。

换言之，提出了用于安装在密闭的、气密的并且不导热的(塑料的)壳体100内的功率电子器件102的热导出或散热的有效的机制。此技术可以应用于被封装在密闭的塑料壳体100内的每个功率电子器件102。

为导出封闭的塑料壳体100内的通过带有高瓦数或高电功率的功率电子器件102所产生的热，在此提出了成本有效的、简单的、新颖的用于此类热导出问题的解决方案。

壳体100在闭合的状态中具有防空气、灰尘和湿气的密闭性。如果无散热体110，则由于塑料壁108的极差的导热性并且也由于在此未示出的在上侧上的玻璃板，从壳体100内部向外的热导出很缓慢。

如果无主动热导出，则可能出现热在壳体内的聚集并且可能出现很高的内部温度。因此，处在壳体的上盖上的与内部内的热空气接触的玻璃板可能达到超过60摄氏度。在壳体的内部内温度高时，当电流传感器和另外的低压电子元器件处在高热负荷下时，它们的寿命缩短并且产生快速的性能衰减。

可以通过使用以合适的液体填充的热管并且通过使用小型机电泵使得液体在热管内循环来实现热导出。替代地，可以通过使用小型的可旋转的风扇或通风器强制实现对填充到封闭塑料壳体的受限制的空气存量内进行热循环。

热管与小型机电泵一起不是成本有效的解决方案，并且马达由于可运动的或可旋转的部分而可能具有降低的寿命，并且要求频繁的维护，并且也产生附加的可听到的噪声。带有可旋转的叶片的小型风扇的使用是成本比较有效的解决方案，其使得空气统一地在壳体内循环，并且避免产生在玻璃板/壳体上之外的热点，但是由于可旋转的部分，风扇的寿命最大为15000至20000小时，并且风扇可能需要维护，或性能随时间恶化。

在此处所建议的方案的情况中，不包含可旋转的或可运动的部分，但是可以实现在密闭的壳体100内的空气循环，以避免热点的产生，并且附加地将热很快地从壳体100传输出去。

在此处所提出的方案的情况中，将椭圆形或环形的长的铝制热阱110安装在给出的壳体100上。热阱110在壳体100的上部分上不仅在内部内而且在外部布置在近似竖直的塑料侧壁108上。通过热阱110将所产生的热从壳体100引出。通过简单的技术安装长的椭圆形的铝热阱100，该技术可以使得塑料壳体100相对于空气、灰尘、湿气密封。此外，为快速将所产生的热从壳体100传输出去，将至少两个佩尔捷元件118安装在壳体100的内壁上。佩尔捷元件118可以例如是方形或矩形的。在此，每个佩尔捷元件118的冷侧或较冷侧与内部椭圆形铝热阱112或吸热元件112热联接。每个佩尔捷元件118的热侧与外部的环形或椭圆形的热阱114热联接。在佩尔捷元件118运行时，佩尔捷元件使得内环112更冷，并且导致将内部内的热通过外部的环形/椭圆形的热阱114泵送到外部的环境。为使得外部热阱114的温度不与环境温度相差太大，将直接热接触部116布置在远离的点上。因为佩尔捷元件118代表了热泵而无需可旋转的部分并且因此不需要维护，因此可以实现就有与风扇相比延长的寿命的无噪声的散热，并且实现有利的单价。这也支持壳体100内的空气的强制对流，并且因此得到了壳体100的统一的温度升高，以避免类似于在可旋转的风扇的情况中的热点的形成。

图2示出了根据本发明的实施例的用于车辆的充电器200的立体图示。充电器200可以被称为功率电子器件系统。充电器200具有壳体100，该壳体基本上对应于图1中的壳体。此外，壳体100在此通过玻璃板202被气密地并且防潮地封闭。玻璃板202具有明显被倒圆的角部。壳体100因此基本上是椭圆形的。散热体110以环形环绕的方式包围玻璃板202。在此，仅可见靠外部分114。壳体100的内部空间由于被玻璃板202封闭而不可见。

在玻璃板202内整合有操作元件204，以用于操作充电器200和显示元件206。

此技术可以应用于被围入密闭的且气密和防潮密封的塑料壳体100内的每个功率电子器件系统200上。壳体100的形状可以是椭圆形、柱形、立方形或甚至为方形。可以对应地改变或调整吸热部和热阱110的形状。

图3示出了根据本发明的实施例的用于散热体的紧固解决方案的图示。紧固解决方案根据壳体100的部分截面图示被图示出，如例如在图1和图2中所图示。在此，散热体通过紧固夹300被紧固，该紧固夹贯穿壳体100的壁108。紧固夹在端部上具有凸缘302，紧固夹以该凸缘贴靠在壁108上。此外，紧固夹300具有内螺纹304，在紧固散热体时将螺钉旋入到该内螺纹内。

换言之，图3示出带有内螺纹304的紧固夹300，以用于将热阱紧固到侧壁108上。

图4示出了根据实施例的带有功率电子器件系统200的车辆。功率电子器件系统200具有功率电子器件，该功率电子器件如根据前述附图所描述被围入在壳体内。功率电子器件系统200根据此实施例包括充电电子器件，该充电电子器件被用于为车辆的电动驱动器402供给以电能。

如果实施例包括第一特征和第二特征之间的“和/或”的关联，则这可以被解读为根据一个实施方式的实施例包括第一特征和第二特征，并且根据第二实施方式的实施例要么仅包括第一特征要么仅包括第二特征。

附图标号列表

100壳体

102功率电子器件

104槽

106底部

108侧壁

110散热体

112靠内部分

114靠外部分

116热桥

118佩尔捷元件

120控制器

122肋部

200充电器、功率电子器件系统

202玻璃板

204操作元件

206显示元件

300紧固夹

302凸缘

304内螺纹

400车辆

402电动驱动器