用于对构件进行热学监测的电路装置及用于内燃机的增压装置论文和设计-T·格拉斯

全文摘要

本实用新型涉及一种用于对构件进行热学监测的电路装置及用于内燃机的增压装置，其中在电路板(18)的第一侧(20)布置有该构件(16)并且与该构件(16)相邻地布置有测温传感器(17)，其中，该测温传感器(17)经由从所述第一侧(20)至少部分地穿过该电路板(18)的贯通接触部(22)热联接至该构件(16)。

主设计要求

1.一种用于对构件(16)进行热学监测的电路装置，其中在电路板(18)的第一侧(20)布置有该构件(16)并且与该构件(16)相邻地布置有测温传感器(17)，其中，该测温传感器(17)经由从所述第一侧(20)至少部分地穿过该电路板(18)的贯通接触部(22)热联接至该构件(16)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的电路装置，其中该测温传感器(17)布置在该电路板(18)的第一侧(20)上。

3.根据权利要求1所述的电路装置，其中该测温传感器(17)布置在该电路板(18)的与第一侧(20)相反的第二侧(19)上。

4.根据权利要求3所述的电路装置，其中，该贯通接触部(22)在所述第一侧(20)与所述第二侧(19)之间完全地穿过该电路板(18)。

5.根据权利要求1至4之一所述的电路装置，其中，所述电路板(18)被实施成多层的。

6.根据权利要求5所述的电路装置，其中所述贯通接触部(22)在该电路板(18)的一个或多个内层(26)上与多个金属面(27)相连，以便增强与该构件(16)的热联接。

7.根据权利要求6所述的电路装置，其中，所述金属面(27)被实施成在所述内层(26)上是电绝缘的。

8.根据权利要求5所述的电路装置，其中，这些金属面(27)呈扇状地布置在相邻的内层(26)上。

9.根据权利要求1至4之一所述的电路装置，其中，所述构件(16)和\/或该测温传感器(17)形成为安装在电路板表面上的组件。

10.根据权利要求1至4之一所述的电路装置，其中，所述构件(16)是功率晶体管。

11.根据权利要求1至4之一所述的电路装置，其中，所述测温传感器(17)被实施为具有负温度系数的电阻。

12.根据权利要求1至4之一所述的电路装置，其中，所述构件是用于内燃机的增压装置(1)中的构件。

13.根据权利要求10所述的电路装置，其中，所述功率晶体管被设置用于控制电动马达(5)。

14.一种用于内燃机的增压装置，其中，该增压装置(1)具有：

-压缩机(2)，其具有压缩机壳体(3)和压缩机腔，在该压缩机腔中布置有压缩机叶轮(4)，

-具有马达壳体(9)的电动马达(5)，

-用于控制该电动马达(5)的功率电子电路(15)，该功率电子电路与该马达壳体(9)相邻地布置在容纳空间(14)中，其中设有根据权利要求1至13之一所述的电路装置来进行热学监测。

15.根据权利要求14所述的增压装置，其中，该电路装置布置在所述功率电子电路(15)之内。

16.根据权利要求14所述的增压装置，其中，该电路装置布置在所述电动马达(5)上。

17.根据权利要求14至16之一所述的增压装置，其中，内燃机是车辆中的内燃机。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于对构件、尤其是用于内燃机的增压装置中的构件进行热学监测的电路装置。

背景技术

从普遍的现有技术中已知了呈排气涡轮增压器形式的增压装置，其中，涡轮驱动压缩机的压缩机叶轮。涡轮和压缩机叶轮布置在共用的转子上，该转子在支承壳体中可转动地被引导。涡轮被排气流驱动。压缩机布置在内燃机的进气区段中。

另外，已知了如下增压装置，其中压缩机叶轮的驱动不是借助涡轮、而是借助电动马达进行。

例如由EP 2 952 758 A2已知了这样的装置。在此所描述的尤其用于车辆的内燃机的增压装置包括：具有压缩机壳体的压缩机、和布置在压缩机腔内的压缩机叶轮、具有转子和定子的电动马达、具有用于容纳所述转子和定子的马达腔的马达壳体、以及从压缩机腔至马达腔的用于使压缩机腔与马达腔之间的压力平衡成为可能的连通机构。

在两个实施方式中，电气组件通常必须设有单独构件的温度监测装置，该温度测量装置虽然一方面需要少量附加的空间需求，但另一方面还是应提供准确的结果。

在EP 2 525 632 A1中描述了一种用于电路板组件的散热系统。该散热系统包括印刷电路板(PCB)、延伸穿过电路板的至少一个热学的贯通接触孔、以及热学的接口材料(TIM)，该热学的接口材料与所述至少一个热学的贯通接触孔耦合，从而使得电路板经过所述至少一个热学的贯通接触孔和所述热学的接口材料来散走热量。

US 2013\/0126215 A1涉及一种印刷电路板。该印刷电路板包括：基板；在基板的表面上形成的电路图案；在该基板表面上形成的盲图案，其中电路图案不形成为用于间隔开电路图案的预定间隔；多个热辐射的贯通接触部，其沿着基板的外边缘形成，以便由基板将盲图案电连接，并且可以抑制产生电磁波或者屏蔽电磁波且同时改善热辐射性能。

实用新型内容

鉴于该现有技术，现在本实用新型的目的是提供一种测温传感器，该测温传感器需要少的附加空间、但还是具有与待监测位置的良好的热联接，从而可以低成本地安装在用于内燃机的增压装置上或中。

为了实现该目的，根据本实用新型，提供一种用于对构件、尤其是用于内燃机的增压装置中的构件进行热学监测的电路装置，其中在电路板的第一侧布置有该构件并且与该构件相邻地布置有测温传感器，其中，该测温传感器经由从所述第一侧至少部分地穿过该电路板的贯通接触部热联接至该构件。

相应地，提供一种电路装置，其中测温传感器的热耦合相比于其他已知的布置形式得到明显改善。由于热耦合更好，因此可以使得待监测的构件在其工作状态方面更接近热极限，因为由于通过测温传感器更快速地反应而可以获得通过电路装置的更快速的反应，从而使其动态性能同样得以改善。由于紧邻构件地选择测量点，因此可以实现对当前温度的精确确定，其中构件所输出的热量在贯通接触部处被吸收并转送走。因此，测温传感器的动态性能得以改善，而这没有受到例如因其他构件的信号接入而可能出现的其他影响的干扰。通过这种方式，可以就其功率而言选择尺寸设定得较小的构件，因为可以更好且更早地确定热学的极限情况。根据本实用新型，它们因此可以更接近极限地运行，由此可以节约成本，因为不必采取或只需将构件尺寸设计得略微过大以提供安全余地。由此，如有必要也可以在提供对应的电路装置时实现空间节约。

根据本实用新型的一个实施方式，该测温传感器布置在电路板的第一侧上。在本实用新型的一个替代实施方式中，该测温传感器也可以布置在电路板的与第一侧相反的第二侧上。

贯通接触部改善了测温传感器热到待监测的构件的热耦合，其中针对测温传感器和构件的布置这不仅可以在电路板的同一侧、而且可以在相反侧来实现。贯通接触部吸收由该构件所输出的热量并将其输送至测温传感器。

根据本实用新型的一个实施方式，该贯通接触部完全地穿过该电路板。

测温传感器紧邻在电路板的另一侧上的构件安放进一步改善了借助贯通接触部进行的热耦合。未完全穿过电路板的盲孔中的贯通接触部同样是可能的。

根据本实用新型的另一个实施方式，该电路板被实施为多层的。在此，该贯通接触部可以在电路板的一个或多个内层上与金属面相连，以便增强与该构件的热联接。这些金属面有利地实施成在该内层上是电绝缘的。另外，这些金属面可以呈扇形地布置在相邻的内层上。

这些实施方式分别增强了与该构件的热联接，从而使得本实用新型电路装置的动态反应得以改善。这尤其通过增大用于热耦合的面积来实现。

根据本实用新型的另一个实施方式，所述构件和\/或测温传感器形成为经表面贴装的组件。

基于这种做法，可以实现本实用新型电路装置的节省空间的结构。

根据本实用新型的另一个实施方式，构件是优选地被设置用于控制电动马达的功率晶体管。

在具有被电动马达驱动的压缩机的增压装置的情况下，通常采用三相桥式电路以用于控制，其功率级具有多个晶体管。这些晶体管中的一个或多个晶体管的温度可以利用本实用新型的电路装置来监测。

根据本实用新型的另一个实施方式，测温传感器被实施成具有负温度系数的电阻。

这样的电阻通常被用作测温传感器，以使得可以低成本地实现本实用新型的电路装置。

另一方面，描述了一种用于(尤其车辆中的)内燃机的增压装置，其中该增压装置具有：带有压缩机壳体和压缩机腔(在该压缩机腔中布置有压缩机叶轮)的压缩机、具有马达壳体的电动马达、用于控制电动马达的功率电子电路(其与马达壳体相邻地布置在容纳空间内)，其中如上所述地设置有电路装置来进行热学监测。

该电路装置可以布置在该功率电子电路内。替代地或附加地，该电路装置可以布置在该电动马达上。

附图说明

以下，结合附图来详述几个实施例。在附图中：

图1以剖视图示出用于内燃机的增压装置，

图2以剖视图示出根据本实用新型的电路装置，

图3以俯视图示出根据本实用新型的电路装置。

具体实施方式

在附图中，相同的或功能上起同样作用的构件设有相同的附图标记。

以下，结合图1来详述根据一个实施例的增压装置1，在该增压装置中可以优选地使用根据本实用新型的电路装置。

图1以剖视图示出了包括压缩机2的增压装置1。压缩机2具有压缩机壳体3。在压缩机壳体3中布置有压缩机叶轮4。压缩机叶轮4 位于所谓的压缩机腔内。此外，增压装置1包括电动马达5。电动马达5由转子6和定子7组合成。转子6经由轴8抗转动地连接至压缩机叶轮4。因此，通过电动马达5的转动也使压缩机叶轮4转动。压缩机叶轮4和转子6同轴地布置，从而轴8同时也是转子轴。

在电动马达5转动且由此在压缩机叶轮4转动时，空气沿轴向被吸入。经由压缩机2，空气在径向上被压缩且被供给内燃机。

增压装置1还包括马达壳体9。在马达壳体9中形成有马达腔10。马达腔10在背离压缩机2的一侧借助盖12被封闭。朝向压缩机2地，马达腔10被马达壳体9的壁11限制。压缩机壳体3在其朝向马达壳体9的一侧敞开。所述敞开侧借助后壁13被封闭。在后壁13处，在朝向压缩机2的一侧可以设有提供后壁13相对于压缩机壳体的限定的轴向定位的(未示出的)器件。

马达壳体9以其壁11固定地连接至压缩机壳体3，尤其是拧接。在此，在后壁13与壁11之间形成容纳空间14。在容纳空间14中存在有用于电动马达5的电流供应和控制的功率电子电路15。容纳空间 14相对于压缩机腔和马达腔10被严密地密封。

以下，参照图2来详述对构件的温度监测。示例性地，在这里描述晶体管16的温度监测装置，其可以是功率电子电路15的一部分。一般，根据本实用新型可以监测用作热源的所有构件。功率电子电路 15可以具有晶体管16，其例如被设计为用于单独地或与其他晶体管组合地控制电动马达5。

如图2所示，晶体管16可以与测温传感器17一起被布置在电路板18上。在此，测温传感器17在第二侧19、而晶体管16相反地在第一侧20布置在电路板18上。将测温传感器17和晶体管16并排地布置在电路板18的一侧20同样是可能的。

电路板18的第二侧19设有连接面21，其通向贯通接触部22中，该贯通接触部将第二侧19连接至第一侧20。晶体管16与连接面21 相反，该晶体管可以借助其他的连接面23和24示例性地连接至功率电子电路的其他部件。

因此，测温传感器17经由贯通接触部22与相反的、未与其他电路部件相连的耦合面25相连。因此，出现了从耦合面25经贯通接触部22到连接面21中的热传递，该连接面进而与测温传感器17处于连接中。

电路板18尤其可以被实施成多层的电路板，这在图2中借助内层 26被示出。在内层26上形成在图2中示意性地设有附图标记27的金属面，以便进一步改善晶体管16与测温传感器17之间的耦合。在内层26上的金属面27是无效的且在传统应用中可能被蚀除。因此不需要附加的耗费。在内层26上的金属面27的交叠的或重叠的构型有利于在电流隔离的同时进行热耦合。金属面27的构型也可以被称为扇形。

除了完全穿过电路板18的(如图2所示处于耦合面25与连接面 21之间的)贯通接触部22外，也可以在一个替代实施方式中使用仅从连接面21直至内层26地穿过电路板18的贯通接触部。

图3中再次以第二侧19的俯视图示出了电路装置。连接面21例如可以借助另一个导轨28与其他的信号导线电绝缘，以防止由电路板上的信号产生干扰影响。此外，人们在图3中看到，测温传感器17 以其第一接触面连接至连接面21并以第二接触面连接至焊盘29。连接面21和焊盘29各自通向连接导线30或31中，从而使得测温传感器17可以连接至其他的部件，以便导出对应的信号，该信号在该构件的临界温度条件下启动对应措施。

测温传感器17优选被设计成NTC电阻，其中，在此不应该排除其他的可能性。NTC电阻具有负温度系数且通常被用作测温传感器。晶体管16可以是用于控制电动马达5的三相桥式电路的组成部分，其中在其他实施方式中也替代性地或附加地功率电子电路15的其他部件也可以设有根据本实用新型的电路装置。

除了应用在具有作为压缩机的电动马达的增压装置中之外，本实用新型的电路装置也可以被用在其他的、被排气流驱动的涡轮机叶轮中，其通过传统方式与压缩机一起安装在共用的轴上。

在上文中以及在权利要求书中给出的以及可从附图中得到的特征不仅可以单独地、而且可以在不同的组合中有利地实现。本实用新型不局限于所描述的实施例，而是可以在本领域技术人员的能力范围内以各种方式来改变。

附图标记清单：

1 增压装置；

2 压缩机；

3 压缩机壳体；

4 压缩机叶轮；

5 电动马达；

6 转子；

7 定子；

8 轴；

9 马达壳体；

10 马达腔；

11 壁；

12 盖；

13 后壁；

14 容纳空间；

15 功率电子电路；

16 晶体管；

17 测温传感器；

18 电路板；

20、19 第一侧、第二侧；

21 连接面；

22 贯通接触部；

23 连接面；

25 耦合面；

26 内层；

27 金属面；

28 导轨；

29 焊盘；

30、31 连接导线、其他连接导线。

设计图

用于对构件进行热学监测的电路装置及用于内燃机的增压装置论文和设计

用于对构件进行热学监测的电路装置及用于内燃机的增压装置论文和设计-T·格拉斯

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢