DE102021211246A1 - Kühlkörper zur Kühlung elektronischer Komponenten eines elektrifizierten Kraftfahrzeugantriebs - Google Patents

Kühlkörper zur Kühlung elektronischer Komponenten eines elektrifizierten Kraftfahrzeugantriebs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlkörper (100) zur Kühlung elektronischer Komponenten (200) eines elektrifizierten Kraftfahrzeugantriebs, umfassend zwei mit Kühlfluid durchströmbare Haupt-Kühlplatten (110, 120), die- jeweils zwei einander gegenüberliegende Längskanten und zwei quer zu diesen stehende Querkanten aufweisen,- zueinander in einem rechten oder stumpfen Winkel stehen und- entlang je einer ihrer Längskanten strukturell und fluidleitend miteinander verbunden sind, wobei eine der Haupt-Kühlplatten (110) einen Kühlfluideinlass (113) und die andere Haupt-Kühlplatte (120) einen Kühlfluidauslass (123) aufweist.Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens eine der Haupt-Kühlplatten (110, 120) eine mehrflutige, interne Kühlkanalstruktur aufweist, mittels derer Kühlfluid auf seinem Weg vom Kühlfluideinlass (113) zum Kühlfluidauslass (123) im Verbindungsbereich der Haupt-Kühlplatten (110, 120) senkrecht zu den miteinander verbundenen Längskanten und beabstandet von diesem Verbindungsbereich parallel zu den miteinander verbundenen Längskanten leitbar ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlkörper zur Kühlung elektronischer Komponenten eines elektrifizierten Kraftfahrzeugantriebs, umfassend zwei mit Kühlfluid durchströmbare Haupt-Kühlplatten, die
    • - jeweils zwei einander gegenüberliegende Längskanten und zwei quer zu diesen stehende Querkanten aufweisen,
    • - zueinander in einem rechten oder stumpfen Winkel stehen und
    • - entlang je einer ihrer Längskanten strukturell und fluidleitend miteinander verbunden sind,
    wobei eine der Haupt-Kühlplatten einen Kühlfluideinlass und die andere Haupt-Kühlplatte einen Kühlfluidauslass aufweist.
  • Ein derartige Kühlkörper ist bekannt aus der EP 3 340 292 A1 .
  • Zum Betrieb elektrischer Antriebsaggregate in voll- oder teilelektrifizierten Kraftfahrzeugantrieben müssen sehr hohe elektrische Stromstärken gehandhabt werden. Dies erfolgt durch die sogenannte Leistungselektronik, die insbesondere Pulswechselrichter umfasst, die einerseits in der Lage sind, von einer Traktionsbatterie gelieferten Gleichstrom in zum motorischen Betrieb des Antriebsaggregates phasenrichtige Wechselströme zu wandeln, und andererseits in der Lage sind, von einem generatorisch betriebenen Antriebsaggregat erzeugte Wechselströme zum Laden der Traktionsbatterie in Gleichströme zu wandeln. Aufgrund der dabei geschalteten, hohen Stromstärken ergibt sich ein erheblicher Anfall von Verlustleistungswärme, die effizient und insbesondere bauraumsparend abgeführt werden muss, um optimalerweise an anderer Stelle zur Verbesserung der Gesamt-Energieeffizienz wieder eingesetzt werden zu können.
  • Typischerweise werden zur Wärmeabfuhr mit Kühlfluid durchströmte Kühlkörper eingesetzt, an deren Außenwandungen die zu kühlenden elektronischen Komponenten, insbesondere Kondensatoren und in sogenannten Power-Modulen integrierte Transistoren, thermisch angekoppelt sind.
  • Aus der eingangs genannten, gattungsbildenden Druckschrift ist ein solcher Kühlkörper bekannt, der im Wesentlichen aus zwei hohlen, winklig zueinander stehenden Haupt-Kühlplatten besteht, die mit jeweils einer ihrer Längskanten aneinander fixiert und fluidleitend miteinander verbunden sind. An den jeweils freien Längskanten sind diese im Profil jeweils einen Schenkel eines „L“ bildenden Haupt-Kühlplatten offen. Hier befindet sich an einer ersten Haupt-Kühlplatte ein Kühlfluid-Einlass und an der anderen Haupt-Kühlplatte ein Kühlfluid-Auslass. Bei Betrieb wird Kühlfluid druckbeaufschlagt vom Kühlfluid-Einlass zum Kühlfluid-Auslass gepumpt und durchfließt dabei zunächst die erste und dann die zweite Haupt-Kühlplatte. Unter Zugrundelegung des vorgenannten L-Profils durchströmt das Kühlfluid somit zunächst den vertikalen und dann den horizontalen Schenkel des L. Dies ist in zweierlei Hinsicht nachteilig. Zum einen werden die an den horizontalen L-Schenkel thermisch angekoppelten Komponenten ausschließlich mit im vertikalen L-Schenkel bereits vorgewärmtem Kühlfluid beschickt. Zum anderen ist es strömungstechnisch schwierig, insbesondere bei in Längsrichtung lang erstreckten Kühlplatten eine gleichmäßige und in allen Fahr- und Drucksituationen exakt reproduzierbare Flächenströmung zu erzielen. Die Positionierung der einzelnen Komponenten muss also streng nach der jeweiligen Relation aus Kühlbedarf der Komponente und Kühlkapazität der entsprechenden Position am Kühlkörper gestaltet werden. Dies schränkt die konstruktive Freiheit bei der Anordnung der elektronischen Komponenten und damit die stets gewünschte Bauraumoptimierung erheblich ein. Zudem wird eine solche Konstruktion in der Regel nicht im Hinblick auf ihre Energieeffizienz hin optimierbar sein.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Kühlkörper derart weiterzubilden, dass bei zumindest gleicher, vorzugsweise verbesserter Energieeffizienz ein breiteres Spektrum an konstruktiven Möglichkeiten zur Anordnung der zu kühlenden elektronischen Komponenten zur Verfügung steht.
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass wenigstens eine der Haupt-Kühlplatten eine mehrflutige, interne Kühlkanalstruktur aufweist, mittels derer Kühlfluid auf seinem Weg vom Kühlfluideinlass zum Kühlfluidauslass im Verbindungsbereich der Haupt-Kühlplatten senkrecht zu den miteinander verbundenen Längskanten und beabstandet von diesem Verbindungsbereich parallel zu den miteinander verbundenen Längskanten leitbar ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Durch die mehrflutige Führung des Kühlfluids kann eine gleichmäßigere Temperaturverteilung über die Gesamtfläche der Kühlplatte erzielt werden. Daher sind unterschiedliche Positionen auf der Kühlplattenoberfläche thermisch deutlich stärker äquivalent als dies beim Stand der Technik der Fall ist.
  • Weiter sieht die Erfindung vor, den Kühlfluidstrom lediglich im Verbindungsbereich der beiden Kühlplatten senkrecht zu der gemeinsamen bzw. den miteinander verbundenen Längskanten zu lenken, was günstig ist, um den Kühlfluid-Übergang von der eingangsseitigen in die ausgangsseitige Kühlplatte zu erzielen. Im Übrigen, d.h. beabstandet von diesem Übergangs- bzw. Verbindungsbereich, strömt das Kühlfluid im Wesentlichen parallel zu den Längskanten, sodass sich im Gegensatz zum Stand der Technik kein steiles Temperaturgefälle von der freien zur verbundenen Längskante der Kühlplatte ergibt. Hierdurch wir eine nochmalige Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung über die Gesamtfläche der Kühlplatte erzielt.
  • In der Kombination der beiden erfindungsgemäßen Gedanken stellt sich also eine besondere Temperatur-Vergleichmäßigung über die Gesamtfläche der Kühlplatte ein, sodass zu kühlende elektronische Komponenten nicht mehr nach ihrem Kühlbedarf, sondern nach quasi beliebigen anderen Kriterien, beispielsweise im Hinblick auf eine Bauraumoptimierung hin angeordnet werden können.
  • Dieses Konzept wird vorzugsweise bei beiden Kühlplatten des Kühlkörpers realisiert.
  • Um die Druckverluste im Kühlfluid auf seinem Weg vom Kühlfluideinlass zum Kühlfluidauslass möglichst gering zu halten, wird bevorzugt, die Strömungsführung abgesehen von den erfindungsgemäß erforderlichen Umlenkungen möglichst geradlinig zu halten. Hierzu trägt insbesondere bei, wenn der Kühlfluideinlass und der Kühlfluidauslass an entgegengesetzten Querkanten der Haupt-Kühlplatten angeordnet sind. Das Kühlfluid strömt somit bereits parallel zu den miteinander verbundenen bzw. der gemeinsamen Längskante in die erste Kühlplatte ein, wird im Übergangs- bzw. Verbindungsbereich der Kühlplatten senkrecht dazu umgelenkt, erfährt bevorzugt in der zweiten Kühlplatte eine weitere Umlenkung nach parallel zur gemeinsamen Längskante und kann dann weitgehend geradlinig aus dem an der gegenüberliegenden Querkante angeordneten Kühlfluidauslass aus dem Kühlkörper austreten.
  • Um eine dichte Kühlfluidführung zu gewährleisten, muss der Kühlkörper selbstverständlich abgesehen von dem Kühlfluidein- und -auslass geschlossen gestaltet sein. Es hat sich allerdings bewährt, wenn wenigstens eine der Haupt-Kühlplatten als eine einstückige, offene Wanne ausgebildet ist, deren offene Kanalstruktur mittels eines flachen Kühldeckels verschließbar oder verschlossen ist. Bevorzugt ist dies für beide Haupt-Kühlplatten der Fall, diese können dann nämlich jeweils oder - besonders bevorzugt - gemeinsam einstückig in einem kostengünstigen Herstellungsverfahren beispielsweise als Spritzgussteile hergestellt werden. Der bzw. die Kühldeckel, an welche die zu kühlenden elektronischen Komponenten thermisch angekoppelt sind oder werden, können dann nachträglich aufgesetzt und abgedichtet werden. Die Kühldeckel können dann im Hinblick auf ihre Funktion als Wärmeüberträger vom Kühlfluid zu den elektronischen Komponenten hin optimiert und ggf. recht komplex gestaltet sein, ohne dass dies das Herstellungsverfahren des übrigen Kühlkörpers unnötig verkomplizieren würde. Auch die thermische und ggf. gleichzeitig mechanische Ankopplung der elektronischen Komponenten an den Kühldeckel, die beispielsweise durch sehr spezielle Löt-, Sinterverfahren oder Laminierverfahren erzielt werden kann, kann unabhängig von der Herstellung oder eventuellen thermischen Empfindlichkeiten des übrigen Kühlkörpers durchgeführt werden. So kann es günstig sein, wenn die Kühldeckel mit bereits auf ihnen fixierten elektronischen Komponenten auf zur Abdeckung und Abdichtung der bis dato noch offenen Wannen der unabhängig davon gefertigten Haupt-Kühlplatten aufgesetzt werden. Besonders bevorzugt ist allerdings ein alternatives Verfahren, bei dem der erhitzte, aus einem metallischen Material gefertigte Kühldeckel auf den oberen Rand der zugeordneten, aus einem thermoplastischen Material gefertigten Wanne aufgepresst und dabei unter Ausbildung einer dichten und mechanisch festen Verbindung an die Wanne angeschmolzen wird. Die elektronischen Komponenten können später bei niedrigeren Prozesstemperaturen auf dem Kühldeckel fixiert werden.
  • Es ist möglich und wird als günstig angesehen, wenn der Kühldeckel wenigstens einer Haupt-Kühlplatte in deren Inneres ragende Wärmeleit- und/oder Turbulenzelemente aufweist. Beispielsweise können hier Noppen- oder Rippenstrukturen vorgesehen sein, die eine Verbesserung des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühldeckel bzw. den an ihn angekoppelten elektronischen Komponenten und dem im Inneren des Kühlkörpers strömenden Kühlfluid bewirken.
  • Die (ungefähre) L-Form des erfindungsgemäßen Kühlkörpers erlaubt in jedem Fall eine einseitige Kühlung der angekoppelten elektronischen Komponenten. Manche elektronische Komponenten bedürfen jedoch eine zweiseitige Kühlung. Dies ist bei der L-Form des erfindungsgemäßen Kühlkörpers höchstens im Bereich des Innenwinkels zwischen den beiden Haupt-Kühlplatten möglich. Dies führt jedoch zu einer sehr asymmetrischen Kühlung eines in diesem Zwickel angeordneten Elementes. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass der Kühlkörper zusätzlich eine mit Kühlfluid durchströmbare Zusatz-Kühlplatte aufweist, die parallel zu einer der Haupt-Kühlplatten ausgerichtet und beabstandet zu dieser auf deren - bezogen auf den zwischen den Haupt-Kühlplatten eingeschlossenen Winkel - äußeren Seite angeordnet ist. Damit entsteht zwischen der Außenseite der entsprechenden Haupt-Kühlplatte und besagter Zusatz-Kühlplatte ein Spalt, in den entsprechend dimensionierte elektronische Komponenten eingesetzt und mit beiden Kühlplatten zur Erzielung einer beidseitigen Kühlung gekoppelt werden können.
  • Günstigerweise handelt es sich bei derjenigen Haupt-Kühlplatte, zu der besagte Zusatz-Kühlplatte parallel ausgerichtet ist, um die ausgangsseitige Haupt-Kühlplatte. Mit anderen Worten ist bevorzugt vorgesehen, dass die Zusatz-Kühlplatte parallel zu der den Kühlfluidauslass aufweisenden Haupt-Kühlplatte ausgerichtet ist. Hintergrund dieser Gestaltung ist, dass trotz der erfindungsgemäßen Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung ein Temperaturgradient zwischen der eingangsseitigen und der ausgangsseitigen Haupt-Kühlplatte unvermeidbar ist, wenngleich dieser Effekt erfindungsgemäß gegenüber dem Stand der Technik bereits deutlich reduziert ist. Gleichwohl kann die Kühlung der auf der ausgangsseitigen Haupt-Kühlplatte angeordneten elektronischen Komponenten niemals dasselbe Niveau erreichen wie die Kühlung der auf der eingangsseitigen Haupt-Kühlplatte angeordneten Komponenten. Die durch die Zusatz-Kühlplatte erzielte zusätzliche Kühlung kann genutzt werden um diesen Unterschied auszugleichen. Alternativ oder zusätzlich kann sie genutzt werden, um unterschiedlichen Kühlbedarfen unterschiedlicher elektronischer Komponenten gerecht zu werden. Dies insbesondere, wenn die eingangsseitige Haupt-Kühlplatte mit weniger kühlungsintensiven Komponenten, wie etwa Kondensatoren, bestückt wird, die das Kühlfluid nur wenig erhitzen, sodass kühlungsintensivere Komponenten, wie etwa Power-Module, die auf der ausgangsseitigen Haupt-Kühlplatte angeordnet sind, einerseits mittels Kühlfluids einer Temperatur (noch) nahe seiner Eingangstemperatur gekühlt werden können und andererseits über die Zusatz-Kühlplatte eine zusätzliche Kühlung erfahren.
  • Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Zusatz-Kühlplatte im Bereich einer ihrer Querkanten fluidleitend direkt mit dem Kühlfluideinlass und im Bereich ihrer gegenüberliegenden Querkante direkt mit dem Kühlfluidauslass verbunden ist. Dadurch stellt sich durch die Zusatz-Kühlplatte hindurch ein zum Fluidstrom durch die Haupt-Kühlplatte paralleler Fluidstrom ein und auch die auf der ausgangsseitigen Haupt-Kühlplatte angeordneten elektronischen Komponenten werden mit frischem, d.h. nicht vorgewärmten Kühlfluid beschickt. Aufgrund der Doppelkühlung dieser Komponenten kann der Fluidstrom durch die Zusatz-Kühlplatte jedoch deutlich geringer und weniger komplex ausgestaltet sein.
  • Insbesondere hat sich gezeigt, dass eine lineare Führung über die Länge der Zusatz-Kühlplatte, d.h. parallel zu den miteinander verbundenen Längskanten der Haupt-Kühlplatten, ausreichen kann.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Es zeigen:
    • 1 eine perspektivische Darstellung einer Leistungselektronik mit erfindungsgemäßem Kühlkörper,
    • 2 die Leistungselektronik von 1 in geschnittener Darstellung,
    • 3 die Leistungselektronik von 1 mit ausgeblendeter Kondensatoranordnung,
    • 4 der erfindungsgemäße Kühlkörper von 1 mit ausgeblendetem Powermodul-Kühldeckel,
    • 5 die Powermodul-Anordnung der Leistungselektronik von 1 und
    • 6 die Leistungselektronik von 1 in senkrecht zu 2 geschnittener Darstellung.
  • Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Elemente hin.
  • Die 1 bis 6 zeigen eine Leistungselektronik 10 mit einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers 100 in verschiedenen Schnitt- und Bestückungs- bzw. Ausblendungs-Konfigurationen. Die Figuren sollen nachfolgend im Wesentlichen gemeinsam beschrieben werden, wobei jedoch zur Betonung bestimmter Merkmale fallweise speziell auf konkrete Figuren hingewiesen wird. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst der Kühlkörper 100 zwei Haupt-Kühlplatten 110, 120, die im wesentlichen in L-Form zueinander angeordnet sind. Jede der Haupt-Kühlplatten 110, 120 umfasst bei der dargestellten Ausführungsform eine offene Wanne 111, 121, die mittels eines zugeordneten Kühldeckels 112, 122 fluiddicht verschlossen ist. Dabei ist der Kühldeckel 112 der ersten Haupt-Kühlplatte 110, die in den Figuren jeweils in horizontaler Ausrichtung dargestellt ist, in Bezug auf den zwischen den Haupt-Kühlplatten 110, 120 eingeschlossenen (rechten) Winkel innen angeordnet, d.h. er repräsentiert die Innenfläche der ersten Haupt-Kühlplatte 110. Der Kühldeckel 122 der zweiten Haupt-Kühlplatte 120, die in den Figuren in vertikaler Ausrichtung dargestellt ist, ist in Bezug auf den (rechten) Winkel zwischen den Haupt-Kühlplatten 110, 120 außen angeordnet, d.h. er repräsentiert die Außenfläche der zweiten Haupt-Kühlplatte 120.
  • Wanne 111, 121 und Kühldeckel 112, 122 bilden jeweils eine im Wesentlichen hohle Haupt-Kühlplatte 110, 120, die von einem Kühlfluid, typischerweise Kühlöl oder glykolhaltiges Wasser, durchströmbar ist. Die beiden Haupt-Kühlplatten 110, 120 sind nicht nur mechanisch sondern auch fluidisch miteinander verbunden. Hierzu existieren im Bereich der gemeinsamen Längskante bzw. der miteinander verbundenen Längskanten der Haupt-Kühlplatten 110, 120 Überleitungen 130. An entgegengesetzten Querkanten der ersten Haupt-Kühlplatte 110 einerseits und der zweiten Haupt-Kühlplatte 120 andererseits sind ein Kühlfluideinlass 113 und ein Kühlfluidauslass 123 angeordnet, die in einen stutzenartigen Zuleitkanal 114 bzw. Ableitkanal 124 übergehen, an welche Kühlfluid-Leitungen zur Bildung eines aktiven Kühlfluidkreises anschließbar sind.
  • Innerhalb jeder der Haupt-Kühlplatten 110, 120 sind Leitrippen 115, 125 angeordnet, mittels derer Kühlfluid, welches über den Zuführkanal 114 in den Kühlkörper 100 hinein und aus dem Ableitkanal 124 abgepumpt wird, in erfindungsspezifischer Weise innerhalb des Kühlkörpers 100 gelenkt wird. So wird der durch den Kühlfluideinlass 113 in die erste Haupt-Kühlplatte 110 eingeleitete Kühlfluidstrom mittels der dortigen Leitrippen 115 zunächst mehrflutig, insbesondere dreiflutig aufgespalten. Er strömt dann dreiflutig zunächst längskantenparallel, um sodann von den Leitrippen 115 quer dazu auf den Übergangsbereich zwischen den beiden Haupt-Kühlplatten 110, 120 umgelenkt zu werden. Dort tritt er dann durch die Überleitungen 130 in die zweite Haupt-Kühlplatte 120 ein, um dort nach wie vor mehrflutig und quer zu den Längskanten geleitet zu werden. Alsdann wird er durch die dortigen Leitrippen 125 längskantenparallel auf den Kühlfluid-Auslass 123 umgelenkt. Dort werden die einzelnen Teilströme wieder vereinigt, um gemeinsam über den Ableitkanal 124 abgeleitet zu werden. Diese spezielle Lenkung des Kühlfluids führt zu einer erheblichen Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung über die Oberflächen der Haupt-Kühlplatten 110, 120, insbesondere über die Flächen ihrer Kühldeckel 112, 122.
  • Die Kühldeckel 112, 122 sind mit elektronischen Komponenten 200 bestückt, die dort mechanisch und thermisch angebunden sind. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Kühldeckel 112 der ersten Haupt-Kühlplatte 110 mit Zwischenkreis-Kondensatoren 210 und der Kühldeckel 122 der zweiten Haupt-Kühlplatte 120 mit sogenannten Power-Modulen 220 bestückt. Diese elektronischen Komponenten 200 können über den jeweils zugeordneten Kühldeckel 112, 122 Wärme an das Kühlfluid abgeben. Zur Verbesserung dieses Wärmeaustauschs weisen die Kühldeckel 112, 122 an ihren jeweiligen Innenseiten, d.h. den zum Inneren der jeweils zugeordneten Haupt-Kühlplatte 110, 120 hin gerichteten Seite, Wärmeleit- und/oder Turbulenzelemente 116, 126 auf. Im Fall der ersten Haupt-Kühlplatte 110 sind die zugeordneten Wärmeleit- und/oder Turbulenzelemente 116 noppenartig ausgebildet. Im Fall der zweiten Haupt-Kühlplatte 120 sind die zugeordneten Wärmeleit- und/oder Turbulenzelemente 126 rippenartig ausgebildet.
  • Während die Zwischenkreis-Kondensatoren 210 bei der dargestellten Ausführungsform lediglich eine einseitige Kühlung erfahren, ist für die Power-Module 220 eine doppelseitige Kühlung vorgesehen. Hierzu dient eine Zusatz-Kühlplatte 150, die mittels einer Federplatte 140, die mit Fixierungsbolzen 141 parallel zum Kühldeckel 122 der zweiten Haupt-Kühlplatte 120 gehalten wird, gegen die auf dessen Oberfläche fixierten Power-Module 220 gepresst wird. Wie auch die Haupt-Kühlplatten 110, 120 ist die Zusatz-Kühlplatte 150 zweiteilig, nämlich in Form einer offenen Wanne 151 und eines diese verschließenden Kühldeckels 152 ausgebildet. Der Kühldeckel 152 der Zusatz-Kühlplatte 150 liegt an den Power-Modulen 220 an und ist an seiner Innenseite mit Wärmeleit- und/oder Turbulenzelementen 156 bestückt. Auch die Zusatz-Kühlplatte 150 kann mit Kühlfluid durchströmt werden. Hierzu ist sie über zwei kanalartige Überleitungen 131, von denen in den Figuren lediglich die eingangsseitige erkennbar ist, einerseits mit dem Kühlfluid-Einlass 113 und andererseits mit dem Kühlfluid-Auslass 123 verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform sind innerhalb der Zusatz-Kühlplatte 150 keine besonderen Leitrippen zur Kühlfluid-Lenkung vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Zusatz-Kühlplatte 150 daher linear längskantenparallel durchströmt.
  • Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere ist die in den Figuren gezeigte, gemeinsam einstückige Ausbildung der Wannen 111, 121 der Haupt-Kühlplatten 110, 120 nicht erfindungszentral, wenngleich besonders bevorzugt und speziell im Hinblick auf Kostenvorteile bei der Herstellung vorteilhaft. Bei alternativen Gestaltungen kann der Kühlkörper 100 auch als Zusammenbauteil aus einer größeren Anzahl von Elementen hergestellt sein. Weiter denkbar ist die Bestückung beider Hauptflächen wenigstens einer der Haupt-Kühlplatten 110, 120 mit elektronischen Komponenten 200. In unmittelbarer Erweiterung der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen käme dafür insbesondere die erste Haupt-Kühlplatte 110 in Frage.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Leistungselektronik
    100
    Kühlkörper
    110
    erste Haupt-Kühlplatte
    111
    Wanne von 110
    112
    Kühldeckel von 110
    113
    Kühlfluid-Einlass
    114
    Zuführkanal
    115
    Leitrippe
    116
    Wärmeleit- und/oder Turbulenzelement
    120
    zweite Haupt-Kühlplatte
    121
    Wanne von 120
    122
    Kühldeckel von 120
    123
    Kühlfluid-Auslass
    124
    Ableitkanal
    125
    Leitrippe
    126
    Wärmeleit- und/oder Turbulenzelement
    130
    Überleitung zwischen 110 und 120
    131
    Überleitung zwischen 110 und 150
    140
    Federplatte
    141
    Fixierungsbolzen
    150
    Zusatz-Kühlplatte
    151
    Wanne von 150
    152
    Kühldeckel von 150
    156
    Wärmeleit- und/oder Turbulenzelement
    200
    elektronische Komponenten
    210
    Zwischenkreis-Kondensator
    220
    Power-Modul
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 3340292 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Kühlkörper (100) zur Kühlung elektronischer Komponenten (200) eines elektrifizierten Kraftfahrzeugantriebs, umfassend zwei mit Kühlfluid durchströmbare Haupt-Kühlplatten (110, 120), die - jeweils zwei einander gegenüberliegende Längskanten und zwei quer zu diesen stehende Querkanten aufweisen, - zueinander in einem rechten oder stumpfen Winkel stehen und - entlang je einer ihrer Längskanten strukturell und fluidleitend miteinander verbunden sind, wobei eine der Haupt-Kühlplatten (110) einen Kühlfluideinlass (113) und die andere Haupt-Kühlplatte (120) einen Kühlfluidauslass (123) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Haupt-Kühlplatten (110, 120) eine mehrflutige, interne Kühlkanalstruktur aufweist, mittels derer Kühlfluid auf seinem Weg vom Kühlfluideinlass (113) zum Kühlfluidauslass (123) im Verbindungsbereich der Haupt-Kühlplatten (110, 120) senkrecht zu den miteinander verbundenen Längskanten und beabstandet von diesem Verbindungsbereich parallel zu den miteinander verbundenen Längskanten leitbar ist.
  2. Kühlkörper (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Haupt-Kühlplatten (110, 120) eine mehrflutige, interne Kühlkanalstruktur aufweist, mittels derer Kühlfluid auf seinem Weg vom Kühlfluideinlass (113) zum Kühlfluidauslass (123) im Verbindungsbereich der Haupt-Kühlplatten (110, 120) senkrecht zu den miteinander verbundenen Längskanten und beabstandet von diesem Verbindungsbereich parallel zu den miteinander verbundenen Längskanten leitbar ist.
  3. Kühlkörper (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlfluideinlass (113) und der Kühlfluidauslass (123) an entgegengesetzten Querkanten der Haupt-Kühlplatten (110, 120) angeordnet sind.
  4. Kühlkörper (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Haupt-Kühlplatten (110, 120) als eine einstückige, offene Wanne (111, 121) ausgebildet ist, deren offene Kühlkanalstruktur mittels eines flachen Kühldeckels (112, 122) verschließbar oder verschlossen ist.
  5. Kühlkörper (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Haupt-Kühlplatten (110, 120) als eine einstückige, offene Wanne (111, 121) ausgebildet ist, deren offene Kühlkanalstruktur mittels eines flachen Kühldeckels (112, 122) verschließbar oder verschlossen ist.
  6. Kühlkörper (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wannen (111, 121) beider Haupt-Kühlplatten (110, 120) gemeinsam einstückig ausgebildet sind.
  7. Kühlkörper (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühldeckel (112, 122) wenigstens einer Haupt-Kühlplatte (110, 120) in deren Inneres ragende Wärmeleit- und/oder Turbulenzelemente (116, 126) aufweist.
  8. Kühlkörper (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (100) eine mit Kühlfluid durchströmbare Zusatz-Kühlplatte (150) aufweist, die parallel zu einer der Haupt-Kühlplatten (110, 120) ausgerichtet und beabstandet zu dieser auf deren - bezogen auf den zwischen den Haupt-Kühlplatten (110, 120) eingeschlossenen Winkel - äußeren Seite angeordnet ist.
  9. Kühlkörper (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Kühlplatte (150) parallel zu der den Kühlfluidauslass (123) aufweisenden Haupt-Kühlplatte (120) ausgerichtet ist.
  10. Kühlkörper (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Kühlplatte (150) im Bereich einer ihrer Querkanten fluidleitend direkt mit dem Kühlfluideinlass (113) und im Bereich ihrer gegenüberliegenden Querkante direkt mit dem Kühlfluidauslass (123) verbunden ist.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20120139096A1 (en) 2009-08-10 2012-06-07 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor module and cooling unit
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EP3340292A1 (de) 2016-12-21 2018-06-27 Valeo GmbH Kühlkörper, leistungselektronik mit dem kühlkörper und verfahren zur montage der leistungselektronikeinheit
WO2020078748A1 (fr) 2018-10-17 2020-04-23 Valeo Systemes De Controle Moteur Equipement electronique pour vehicule

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