Один из самых больших вызовов для автомобильной электроники, а особенно для блоков управления ДВС — является охлаждение. Экономическая целесообразность, электромагнитная совместимость, технологичность сборки — подразумевают размещение электроники в непосредственной близости от агрегата.
Подкапотное пространство одно из самых сложных мест с точки зрения термоменеджмента: высокие температуры узлов, часто меняющиеся потоки воздуха, плотная компоновка — вынуждают использовать развитые системы охлаждения для того чтобы не давать компонентам внутри электронного блока нагреваться значительно выше +100°С. Несмотря на то, что современные микроконтроллеры и электролитические конденсатор могут выдерживать 150°С, дискретные полупроводники вообще 175°С — работа при повышенных температурах снижает долговечность компонентов. Очевидно, что чем ниже рабочая температура — тем выше долговечность.
Развитые системы охлаждения так или иначе увеличивают себестоимость изделий. Это либо усложнение литейной оснастки и тех. процесса литья для того, чтобы увеличить площадь поверхности путем добавления большего количества ребер и/или с более развитой геометрией. Также эффективность тепло отведения может быть увеличена за счет применения более дорогих теплопроводящих материалов или, например, применение металлических пластин в конструкциях печатных плат.
Наиболее радикальным вариантом охлаждение электроники является активное жидкостное охлаждение, которое применяют как правило в гибридных и электрических автомобилях, где пиковое тепловыделение силовой электроники, двигателей и батареи могут измеряться в десятках кВт и сотнях кВт. В этом случае за прохладу приходится дорого платить: радиаторы, трубопроводы, помпы, клапана и т.д. Все это значительное увеличивает и стоимость и массу, да и на надежность дополнительные нежные радиаторы, вращающиеся детали насосов — не добавляют.
Однако если вернуться к технике с двигателями внутреннего сгорания — можно быть увереными, что в ТС всегда есть одна прохладная жидкость. Вернее она есть до тех пор пока ДВС работает, и это, конечно, топливо. Жидкостное охлаждение топливом пришло в аОднако если вернуться к технике с двигателями внутреннего сгорания — можно быть уверенными, что в ТС всегда есть одна прохладная жидкость. Вернее, она есть до тех пор пока ДВС работает, и это, конечно, топливо.
Топливо в любом случае поступает в ДВС, и затем либо сгорает, либо отводится обратно в бак, который вместе с топливом обладает зТопливо в любом случае поступает в ДВС, и затем либо сгорает, либо отводится обратно в бак, который вместе с топливом обладает значительной теплоёмкостью, а также в связи с пожарной безопасностью обычно находится в прохладном месте при этом еще и имеет солидную поверхность теплообмена. Идеальный бюджетный вариант отвести несколько единиц или десятков Ватт лишнего тепла, применив всего пару трубок и штуцеров. Такое решение, как правило, применяется для дизельных коммерческих машины. Там и баки огромные, и электрическая мощность, сообщаемая топливным форсункам значительная — значит и теплопотери в управляющей электронике — не маленькие. Кроме того, дизельному топливу не так свойственны вскипания внутри топливных трубок, как это порой случается с бензинами.
Еще один нюанс, связанный с коммерческой техникой. Как правило одна и таже модель ДВС может применяться в совершенно разной технике, и, следовательно, с различной компоновкой и температурным режимом вокруг ДВС.
В этом контексте глаз зацепился за довольно находчивое решение, которое применили инженеры Mercedes-Benz для своих электронных блоков управления коммерческими дизелями, такими как OM471, например. Если обратить внимание на изображение ДВС ниже — видно, что в центральной части расположен контроллер, ребра охлаждения, которого, напоминают змеевик.
Если посмотреть на контролер поближе, очевидно что ребра пассивного воздушного охлаждения спроектированы так, чтобы при добавлении некоторых деталей могли бы также играть роль жидкостного теплообменника.
И действительно, если поискать чуть дольше, то можно найти такой корпус с установленной крышкой теплобменика и отверстиями под штуцера. Таким образом добавив всего 2 нестандартные детали — теплоотводящая способность значительно вырастит. Классное решение позволяет добиться унификации больших деталей и компонентов между термонагруженными и более бюджетными вариантами исполнения.
PS: Нашел потроха контроллера, на ней видно, что все силове компоненты находятся в области размещения ребер. Кстати, ничего сверхмощного в схемотехнике нет, возможно этим и объясняется то, что опции с жидкостным охлаждением встречаются реже. Кстати, смешной доширак на печатной плате это есть не что иноке как, теплопроводящий компаунд, которы увеличивает эффективность теплообмена между печатной платой и корпусом. При этом излишки компауда продавливается через переходные отверстия на печатной плате.
