阅读说明：本技术 具有改善的冷却功率的电子构件和具有电子构件的机动车 (Electronic component with improved cooling power and motor vehicle with electronic component ) 是由 T.克伦克 T.施耐德 M.普列斯 A.勒赫 于 2019-06-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种尤其是用于机动车(200)电子的构件(100),所述构件具有至少一个具有用于排出热量的冷却面(52)的部件(50)并且具有至少一个壳体区段(20),所述壳体区段用于在所述至少一个部件(50)的冷却面(52)和所述至少一个壳体区段(20)之间构成冷却剂通道(40),其中,所述至少一个壳体区段(20)至少区域性地与所述至少一个部件(50)的冷却面(52)相间隔并且具有构造在冷却剂通道(40)中的冷却结构(30)。此外本发明还公开了一种机动车(200)。(The invention relates to a component (100), in particular for electronics of a motor vehicle (200), comprising at least one component (50) having a cooling surface (52) for dissipating heat, and comprising at least one housing section (20) for forming a coolant channel (40) between the cooling surface (52) of the at least one component (50) and the at least one housing section (20), wherein the at least one housing section (20) is at least partially spaced apart from the cooling surface (52) of the at least one component (50) and has a cooling structure (30) formed in the coolant channel (40). The invention further relates to a motor vehicle (200).)

具有改善的冷却功率的电子构件和具有电子构件的机动车

技术领域

本发明涉及一种尤其是用于机动车的电子构件，所述电子构件具有至少一个具有用于排出热量的冷却面的部件并且具有至少一个壳体区段，所述壳体区段用于在所述至少一个部件的冷却面和所述至少一个壳体区段之间构成冷却剂通道。此外，本发明还涉及一种机动车。

背景技术

用于处理高功率的电子部件、例如功率半导体和尤其是绝缘栅双极晶体管(IGBTs)需要冷却装置以排出多余的热量。通常在这种部件上布置具有散热片或者散热棒的散热装置。所述冷却装置通常定位在冷却剂通道中并且被冷却剂回路的冷却剂绕流。

尤其绝缘栅双极晶体管(IGBTs)可能是功率电子器件中成本高昂的部件并且由此决定性地确定所述功率电子器件的价格。设计具有散热棒或者通常在昂贵的冷轧工艺中制造的所谓Pin-Fin或者扰流柱的散热装置是定价时的一种因素。然而为了能够可靠地放出产生的热量，散热装置的这种结构是必要的。

专利文献DE 10 2006 057 796 A1描述了一种具有电子部件的设备，所述电子部件通过空气散热器与水冷散热器导热地连接。所述水冷散热器具有回形地延伸的冷却剂通道，所述冷却剂通道在其横截面方面由于多个突起而减小。所述突起用于使冷却剂产生涡流。

此外，为了增加排出的热量可以替代冷却装置的结构通过使用置入物促进冷却剂在冷却板的区域中的紊流。这种置入物由塑料成形并且导致冷却剂的涡流。通过这种置入物不进行导热。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种开篇所述类型的具有高效的并且价格低廉的冷却装置的构件。所述技术问题通过按照本发明的电子构件解决。

按照本发明的一方面提供一种尤其是用于机动车的电子的构件。所述构件具有至少一个具有用于排出热量的冷却面的部件。此外，所述构件具有至少一个壳体区段，所述壳体区段用于在所述至少一个部件的冷却面和所述至少一个壳体区段之间构成冷却剂通道。按照本发明，所述至少一个壳体区段至少区域性地与所述至少一个部件的冷却面相间隔并且具有构造在冷却剂通道中的冷却结构。

所述电子构件可以具有至少一个待冷却的部件。这种部件例如可以是功率半导体、电动机、电气开关及类似装置。所述电子的构件优选可以是交通运输工具的功率电子器件。这些部件可能在运行中产生形式为焦耳热的热量。为了实现长期的运行并且为了遵循规定的运行条件必须在热学方面调节这种部件。所述至少一个部件可以为此具有一个或者多个冷却面，所述冷却面可以被冷却剂绕流或者包围流动以排出热量。

通过使用在构成的冷却剂通道中构造的冷却结构的至少一个壳体区段能够使用不具有耗费的冷却结构的电子部件。为了实现对部件必要的冷却，将冷却结构集成入电子部件的壳体或者至少一个壳体区段中以替代成本高昂的具有Pin-Fin结构的结构化的冷却板。所述冷却结构在此布置在冷却剂通道的与部件的冷却面对置的侧面上并且能够作用于冷却剂。

至少一个壳体区段的冷却结构用于使冷却剂在流动通过冷却剂通道时偏转冷却剂。尤其能够通过冷却结构优化至少一个部件的待冷却的面的迎流或者入流并且提升流动的紊流以提高热传输。

可以在技术上简单地通过微小地改变制造方法实现在至少一个壳体区段中引入冷却结构。这例如可以通过铸模的适配实现。由于可以在构件中使用具有平面的或者未结构化的冷却面的部件，因此该措施能够使用于至少一个部件的成本降低并且使构件的冷却功率最大化。

通过使用作为至少一个壳体区段的冷却结构的突伸入冷却剂通道中的斜面元件能够使冷却剂在流动通过冷却剂通道的情况下被相对于至少一个部件的冷却面导引或者偏转。由此可以产生朝向冷却面的强化的迎流，所述迎流附加地形成了冷却剂在冷却面的区域中的更高的紊流度。由此提高了通过冷却剂的可能的热传输。斜面元件可以优选堑壕形地设计和/或至少在一侧具有沿流动方向升高的侧面。

按照构件的实施形式，斜面元件至少区域性地具有沿冷却剂的通流方向的线性的和/或非线性的区段或者斜坡。斜面元件通过倾斜的平面或者升高的区段至少区域性地减少了冷却板和至少一个壳体区段之间的距离。

至少一个壳体区段的冷却结构备选地或者附加地具有型廓。所述型廓例如可以设计为所谓的拖拉机轮胎纹。所述型廓在此可以具有相互倾斜地或者平行地布置的凸条或者壁。这些壁优选可以在至少一个壳体区段和冷却面之间延伸穿过冷却剂通道。配设有凸条的型廓区域性地延伸穿过冷却剂通道。型廓在此与冷却剂的通流方向正交地延伸穿过冷却剂通道。型廓的柱体可以具有圆形的、椭圆形的、矩形的或者水滴状的横截面。型廓的形状可以在冷却剂通道内局部地变化并且造成流动通过通道的冷却剂的涡流。通过冷却剂的涡流能够提高通过冷却剂在单位时间内从冷却面输送的热量。

若型廓至少区域性地与冷却面导热地连接，则能够进一步提高冷却的效率。由此能够实现从至少一个部件的冷却面向冷却结构或者型廓中的热传输，由此增大了冷却面。

根据构件的实施形式，斜面元件和/或冷却结构的型廓成排地布置。冷却结构被型廓和/或斜面元件的这种布置面式地填充，由此能够实现冷却功率在整个冷却剂通道上均匀的优化。

至少一个壳体区段的冷却结构的排备选地或者附加地能够彼此错移地布置，从而能够通过冷却结构产生冷却剂的更高的紊流度。

若至少一个壳体区段是能导热的，则能够进一步提高构件的冷却功率。通过经由冷却面吸收至少一个部件的热量产生了冷却剂至少局部的加热。通过至少一个壳体区段的能导热的设计使所述至少一个壳体区段能从冷却剂中吸热并且起热交换器的作用。

按照构件的另一种实施形式，具有冷却结构的至少一个壳体区段单件式地或者多件式地成形。所述至少一个壳体区段由此能够取决于制造工艺和应用领域地设计为由多个能够相互连接的部分构成或者一体化地设计。

可以特别经济地设计构件，即具有冷却结构的至少一个壳体区段由金属构成并且通过铸造工艺、铣削工艺或者冲压弯曲工艺制造。由此能够实现最大化的冷却效果，其中，使价格提高的并且昂贵的Pin-Fin结构能够被廉价的制造工艺替代。

至少一个壳体区段例如可以通过价格低廉的铝压铸工艺制造。冷却结构优选可以在制造过程中集成在至少一个壳体区段中。

根据本发明的另一个方面提供具有至少一个按照本发明的电子器件的机动车，其中，至少一个构件的冷却剂通道能流体导通地与车辆冷却剂回路连通。

通过按照本发明的电子器件能够实现成本的节约，因为构件的冷却部件在技术上更简单并且价格更低廉地设计。尤其是强烈地被加热的绝缘栅双极晶体管(IGBTs)能够有针对性地并且高效地被冷却。

以下根据附图详细阐释本发明的实施例。在附图中：

图1示出了按照本发明的按照第一实施形式的斜面元件的示意性视图；

图2示出了按照本发明的按照第二实施形式的斜面元件的示意性视图；

图3示出了具有按照本发明的实施形式的冷却结构的壳体区段的俯视图；

图4示出了具有按照本发明的另一种实施形式的冷却结构的壳体区段的俯视图；

图5示出了图3中的剖面A-A；

图6示出了壳体区段的俯视图，所述壳体区段具有按照本发明的另一种实施形式的冷却结构；

图7示出了图6中的剖面A-A；

图8示出了按照本发明的实施形式的机动车的示意性的视图。

相同的结构元件在附图中分别具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1中示出了电子构件100(参见图5)的按照本发明的按照第一实施形式的斜面元件10的示意性视图。所述斜面元件10具有线性地升高的倾斜的平面11。平面11沿着冷却剂的通流方向升高。

斜面元件10在柱形地成形的区段12上终止，平面11的宽度B由此随着斜坡的升高而降低。斜面元件10可以在其底面13上与构件100(参见图5)的壳体区段一体化或者事后地与所述壳体区段连接。

图2示出了按照本发明的按照第二实施形式的斜面元件10的示意性视图。与图1所示的实施形式不同的是，斜面元件10具有区域式非线性地成形的区段14。所述非线性地成形的区段14布置在两个线性地升高的区段11a、11b之间并且具有曲率半径R。

流动经过斜面元件10的冷却剂能够流动到至少一个线性的和/或非线性斜坡或者区段14上并且由此将动能转化为势能。冷却剂能够由此被冲到布置在斜面元件10上方的冷却板上。

图3示出了具有按照本发明的实施形式的冷却结构30的壳体区段20的俯视图。可以看到的是壳体区段20的朝向部件的冷却面的一侧。在壳体区段20上布置有冷却结构30。

冷却结构30与壳体区段20一体化地成形并且具有多个斜面元件10。所述斜面元件10按照图1所示的实施例设计并且具有线性地成形的平面和/或区段11a、11b，所述平面和/或区段随着冷却剂的流动X越来越高。斜面元件10在此以均匀地设计的排布置在冷却剂通道40中。每一排都具有数量相同的斜面元件10。

例如可能是水或者水溶液的冷却剂直接冲到斜面元件10或者堑壕上并且由此被压到部件上或者压到部件的冷却板上。斜面元件10附加地用作障碍物并且由此造成冷却剂的涡流。通过所述涡流能够提高冷却效果。

图4示出了具有按照本发明的另一种实施形式的冷却结构30的壳体区段20的俯视图。与图3所示的冷却结构30不同的是，斜面元件10在此以相互错移地布置的排定位在壳体区段20上。由此可以防止斜面元件10之间存在未被利用的流动通道，由此进一步提高冷却剂的涡流度并且在整个冷却剂通道40中实现均匀的冷却效率。

图5示出图3中的剖面视图A-A。在此至少区域性地在横截面中示出构件100。所述构件100是电子构件100并且具有具有冷却面52的部件50。部件50例如是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。在冷却面52和壳体区段20之间构造被冷却剂流动通过的冷却剂通道40。箭头表明了冷却剂的流动X。尤其表明了通过壳体区段的冷却结构30的斜面元件10对冷却剂的影响。

斜面元件10通过倾斜的表面或者升高的区段11、14至少区域性地在所述斜面元件10和部件50之间构成距离A。

图6示出了具有按照本发明的另一种实施形式的冷却结构30的壳体区段20的俯视图。与已经提到的冷却结构30不同的是，按照该实施例的冷却结构30设计为型廓60的形式。所述型廓60表现为拖拉机轮胎纹并且具有多个壁62，所述壁62相互倾斜地布置成排并且构成冷却结构30。型廓60是否与冷却面52接触决定了是否可以使用凸条64，所述凸条仅区域性突伸入冷却剂通道40中。

图7示出了图6中的剖面A-A。在此表明了冷却剂通道40中的型廓60的壁62的尺寸。在冷却面52和型廓60之间优选存在能导热的连接。冷却剂通道40构造在壳体区段20和部件50的冷却面52之间。冷却剂通道40被壁62区域性地中断以造成冷却剂的涡流。

图8示出了按照本发明的实施形式的机动车200的示意性的视图。所述机动车200是电气驱动的车辆或者混合动力车辆。所述机动车200具有设计为功率电子器件100的构件100以驱动电气驱动装置。为了冷却构件100设置有冷却剂通道40在机动车200的冷却剂回路210上的连接。

附图标记清单

10 斜面元件

11 斜面元件的线性地升高的平面

11a、11b 线性地升高的区段

12 柱形的端部区段

13 斜面元件的底面

14 非线性地成形的区段

20 壳体区段

30 冷却结构

40 冷却剂通道

50 部件

52 部件的冷却面

60 型廓

62 型廓的壁

64 型廓的凸条

100 电子构件

200 机动车

210 机动车的冷却剂回路

X 冷却剂流

R 非线性地成形的区段的曲率半径

B 斜面元件的宽度

A 部件和冷却结构之间的距离