CN111788678A

CN111788678A - 用于冷却功率部件的冷却装置

Info

Publication number: CN111788678A
Application number: CN201980017231.4A
Authority: CN
Inventors: A.莱尔; W.基恩
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2039-01-17
Also published as: EP3762964A1; CN111788678B; JP2021515410A; EP3762964B1; US11355284B2; WO2019170307A1; US20210043376A1; DE102018203362A1

Abstract

本发明涉及用于冷却功率部件（2）的冷却装置，包括：具有底部（10）、第一端面（11）、第二端面（12）、第一侧面（13）和第二侧面（14）的一件式冷却壳体（3），所述底部、所述第一端面、所述第二端面、所述第一侧面和所述第二侧面限定了容纳空间（15），所述容纳空间被设计为容纳所述功率部件，用于输入冷却介质的入口（16），用于排出冷却介质的出口（17），第一冷却通道（101）、第二冷却通道（102）、第三冷却通道（103）和第四冷却通道（104），其中所述第一冷却通道（101）布置在所述第一端面（11）上，而所述第二冷却通道（102）布置在所述第二端面（12）上，以及其中所述第三冷却通道（103）布置在所述第一侧面（13）上，而所述第四冷却通道（104）布置在所述第二侧面（14）上，其中第一和第二冷却通道（101、102）分别与第三和第四冷却通道（103、104）流体连接，单独的第一冷却板（4）和单独的第二冷却板（5），其中所述第一冷却板（4）布置在所述第一侧面（13）上并且所述第二冷却板（5）布置在所述第二侧面（14）上，以相对于外侧界定第三和第四冷却通道（103、104），布置在所述第一端面（11）上的第三冷却板（6）和布置在所述第二端面（12）上的第四冷却板（7），其中所述第三冷却板（6）相对于外侧界定了所述第一冷却通道（101），而所述第四冷却板（7）相对于外侧界定了所述第二冷却通道（102），以及顶盖（8），所述顶盖关闭所述冷却壳体（3）。

Description

用于冷却功率部件的冷却装置

技术领域

本发明涉及一种用于冷却功率部件的冷却装置，并且涉及一种具有这种冷却装置和功率部件的电子装置，以及涉及一种车辆的控制设备。

背景技术

在控制设备中、特别是用于车辆的控制设备中存在一个重大的挑战，即诸如电容器、扼流圈、功率开关等的功率部件必须在空间上布置为使得所述功率部件可以与电路图相应地进行电连接并且同时可制造、与安装空间相适应并且在电气方面合理。在此附加地在电感问题和热问题方面产生了电气和热要求。在此在控制设备中例如也安装了电容器，以便尽快满足短期用电需求。但是，由此可能在控制设备中产生附加的热问题。

发明内容

因此，根据本发明的具有权利要求1的特征的用于冷却功率部件的冷却装置的优点在于，可以实现明显改善的冷却性能，从而所述功率部件特别是也可以毫无问题地安装在车辆的控制设备中。在此可以实现特别紧凑和简单的结构，并且此外还可以实现所述功率部件的非常良好的电连接。根据本发明，这是通过所述冷却装置包括具有底部和四个壳体面的冷却壳体来实现的。所述冷却壳体限定了用于容纳所述功率部件的中央部件容纳空间。在所述冷却壳体上设置有用于输入冷却介质的入口和用于排出加热的冷却介质的出口。此外，设置第一、第二、第三和第四冷却通道，其中第一和第二冷却通道构造在所述冷却壳体的第一和第二端面上。第三和第四通道构造在所述冷却壳体的第一和第二侧面上。此外，第一和第二冷却通道与第三和第四冷却通道流体连接。布置在第一和第二侧面上的第一和第二冷却板界定了第三和第四冷却通道，特别是相对于所述冷却壳体的外侧。此外，设置第三和第四冷却板，所述第三和第四冷却板在两个端面上界定了第一和第二冷却通道。顶盖关闭所述冷却壳体。因此，设置了一种具有底部和顶盖的双壁冷却装置，该冷却装置具有用于所述功率部件的中央容纳空间。在此，所述底部和四个壳体面作为一件式的器件设置并且优选由具有高导热性的金属材料、特别是铝制造。通过在两个侧面上设置单独的冷却板，还可以通过简单且成本有利的方式实现所述冷却装置的个性化设计。因此，例如取决于在侧面上的冷却板的选择，可以将导热性与布置在所述冷却装置中的相应功率部件适配。

从属权利要求示出了本发明的优选扩展。

更优选地，在端面上界定第一和第二冷却通道的第三和第四冷却板同样与所述冷却壳体一体式地构造而成。在此特别优选地，所述冷却壳体的底部在所述端面上延长，然后第三和第四冷却板布置在这些超出部分上。

更优选地，所述入口和/或所述出口也直接布置在第三和第四冷却板上。由此可以进一步节省成本。

根据本发明的另一优选设计，所述冷却装置还包括第五冷却通道，所述第五冷却通道构造在所述冷却壳体的底部上并且借助于第三冷却板界定。因此，所述功率部件的五个侧面可以得到冷却。所述第五冷却通道优选地与第一和/或第二冷却通道流体连接。替代地，所述第五冷却通道与第三和/或第四冷却通道流体连接。

更优选地，所述冷却装置的顶盖由电绝缘材料、特别是电绝缘塑料制成。所述冷却壳体优选地由金属、特别是铝制成，并且单独的侧面优选地由铜或铝制成。

根据本发明的另一优选设计，所述入口和所述出口一起布置在所述冷却壳体的第一端面上。由此特别是可以简化到通向所述冷却装置的输入管线和排出管线。优选地，在此所述第一端面具有流体分配器，特别是隔板，以将所述入口与所述出口分开。

替代地，所述入口和所述出口布置在所述冷却装置的彼此相对的端面上。由此，所述冷却装置仅具有一个贯穿冷却通道的流通方向。

更优选地，在侧向的第一和第二冷却板上设置有突出到冷却通道中的元件，例如散热片、冷凝箱等。由此在所述冷却通道中产生湍流，从而可以改善热排出。

本发明还涉及一种具有根据本发明的冷却装置和布置在冷却壳体中的功率部件的电子装置。所述功率部件优选地借助于灌封封装在所述冷却壳体中。由此，如果提供由非导电材料制成的所述灌封，则通过所述灌封使得所述功率部件可以与所述冷却壳体电绝缘。所述功率部件优选是电容器，特别是中间电路电容器。

更优选地，所述电子装置包括第一和第二功率开关，所述第一和第二功率开关布置在所述冷却装置的第一和第二冷却板上。在此，第一和第二功率开关特别优选地相对于所述电子装置的纵向平面对称地布置。由此可以确保从这些功率开关到布置在所述冷却壳体中的功率部件的相同的电线路长度。

更优选地，所述电子装置包括布置在所述冷却装置的顶盖中的电连接端。所述电连接端优选地连接到母线。更优选地，借助于接合连接与所述功率开关进行电接触。

本发明还涉及车辆的控制设备，所述控制设备具有根据本发明的电子装置。所述控制设备优选地用于控制所述车辆的电机并且包括中间电路电容器。由此可以确保以短的线路路径和低的电感率来快速操控所述电机。

附图说明

下面参考附图详细描述本发明的优选实施例。在图中：

图1是根据本发明的第一实施例的冷却装置的冷却壳体的示意性透视图，

图2是第一实施例的冷却装置的示意性截面图，

图3是图1的冷却壳体的透视截面图，

图4是图2的冷却装置的部分截面图，

图5是根据第二实施例的冷却装置的透视截面图，以及

图6是第二实施例的冷却装置的截面图。

具体实施方式

下面参照图1至图4详细描述具有根据本发明的第一优选实施例的冷却装置1的电子装置100。特别是从图1和图3可以看出，冷却装置1包括具有五个壳体面的一件式冷却壳体3。冷却壳体3包括底部10、第一端面11、第二端面12、第一侧面13和第二侧面14。由此产生了具有五个壳体面的长方体冷却壳体，该冷却壳体在顶部敞开。冷却壳体3限定了用于容纳功率部件2的中央容纳空间15，如图2中所示。

冷却装置1还包括入口16和出口17。冷却介质经由所述入口输入到冷却装置1并且经由出口17排出。在此，在冷却壳体3的外周上限定了冷却通道。更确切地，第一冷却通道101构造在第一端面11上，而第二冷却通道102构造在第二端面12上。在第一侧面13上构造出第三冷却通道103，而在第二侧面14上构造出第四冷却通道104。在此，第一冷却通道101和第二冷却通道102与第三冷却通道103和第四冷却通道104流体连接，从而所述冷却介质可以从所述入口经由这些冷却通道流到出口17。

特别是从图1和图2可以看出，该实施例的冷却通道101、102、103、104是平坦的冷却通道。这些冷却通道一方面由冷却壳体3的壳体面限定，另一方面由如下所述的冷却板限定。在此，冷却装置1包括第一冷却板4，该第一冷却板4布置在第一侧面13上并限定了第三冷却通道103。此外设置第二冷却板5，该第二冷却板5布置在第二侧面14上并限定了第四冷却通道103。此外设置第三冷却板6，该第三冷却板6布置在第一端面11上并限定了第一冷却通道101。此外设置第四冷却板7，该第四冷却板7布置在第二端面12上并限定了第二冷却通道102（参见图2）。

在该实施例中，第三冷却板6和第四冷却板7同样与冷却壳体3一体式地构造而成。此外，入口16和出口17也与冷却板6、7一体式地构造在第一和第二端面11、12上。

该实施例的一件式冷却壳体3由金属制成，优选地由铝制成。特别是从图3中可以看出，在此第三冷却板6和第四冷却板7经由底部10连接到所述冷却壳体，该底部10在端面上突出超过端面11、12。此外如图1所示，在与所述底部相对的区域上设置用于固定第三和第四冷却板6、7并用于容纳顶盖8的框状结构。

因此，所述冷却装置具有用于容纳功率部件2的中央容纳空间15，冷却介质可以从四个侧面围绕该中央容纳空间流动。在此，冷却通道101、102、103、104的平面构造可以确保足够的热排出。在图2中通过箭头示出冷却介质流过冷却装置1。

从图2还可以看出，在第一冷却板4和第二冷却板5的面向冷却壳体3的侧面上分别设置有冷却体40和50，冷却体40和50在朝向第一和第二侧面13、14的方向上突出。突出的冷却体40、50优选地是柱体并且错开地布置，以产生湍流。

从图2和图3还可以看出，在第一端面11上还构造出从底部10垂直突出的流体分配器9。由此，经由入口16输入的冷却介质被分成两个流，以便沿着两个侧面13、14流动。由此优选地设置了冷却介质的对称分布。

此外，冷却装置1包括顶盖8，所述顶盖可以从图4中详细看出。顶盖8由电绝缘材料、特别是塑料制造。顶盖8在此特别是覆盖布置在中央容纳空间15中的功率部件2。从图4可以看出，功率部件2在此布置在灌封20中，以避免与第一和第二侧面13、14电接触。因此，可以将功率部件2直接封装在冷却壳体3中。

电子装置100还包括第一功率开关21和第二功率开关22，如图4中所示，两个功率开关21、22经由电线路与第一和第二母线连接端23、24电连接。同样，功率部件2与母线连接端23、24电连接。两个功率开关21、22相对于电子装置100的中心平面E对称地布置。由此可以通过简单的方式在母线连接端23、24与功率开关21、22之间设置相同的电线路长度。

因此，电子装置100具有冷却装置1，该冷却装置具有四个平坦的冷却通道101、102、103、104，这四个冷却通道布置在所述冷却装置的两个端面和两个侧面上。由此，功率部件2可以在四个侧面上得以冷却。

该实施例的功率部件2是在车辆的控制设备中使用的电容器。由于所述电容器可以直接布置在所述控制设备中，因此可以通过所述电容器将必要的电功率快速地提供给所述控制设备。在此，电布线特别是对称地设置并且同样具有低电感，因为通过功率开关21、22的对称布置基本上消除了电场。所述电容器优选是中间电路电容器，并且用在用于操控车辆的电机的控制设备中。在此可以实施六极电机操控或用于两个三极电机的双逆变器。

为了密封冷却通道，如图4中所示，在第一和第二侧面13、14与第一和第二冷却板4、5之间设置密封件30。所述密封件可以插入设置在冷却壳体3中的凹槽31中。可以将冷却板4、5焊接或粘接到所述冷却壳体上。

图5和图6示出了具有根据本发明的第二实施例的冷却装置1的电子装置100。相同或功能相同的部件在此用相同的附图标记表示。与第一实施例不同，第二实施例的冷却装置1附加地还具有第五冷却通道105。第五冷却通道105被限定在底部10和第五冷却板18之间。从图5可以看出，在此入口16和出口17布置在冷却装置1的相同端面上，在该实施例中也就是第一端面11。由此，第五冷却通道105用于使冷却介质从第二端面12回流。由此特别是可以简单地设计用于冷却装置1上的流体介质的流体连接。在此应该注意的是，第二实施例的冷却装置也可以被构造为，使得第五冷却通道105不直接与出口17连接，而是直接与入口16连接，然后出口17经由第一冷却通道101与其他冷却通道流体连接。

Claims

1.一种用于冷却功率部件（2）的冷却装置，包括：

-具有底部（10）、第一端面（11）、第二端面（12）、第一侧面（13）和第二侧面（14）的一件式冷却壳体（3），所述底部（10）、所述第一端面（11）、所述第二端面（12）、所述第一侧面（13）和所述第二侧面（14）限定了容纳空间（15），所述容纳空间被设计为容纳所述功率部件，

-用于输入冷却介质的入口（16），

-用于排出冷却介质的出口（17），

-第一冷却通道（101）、第二冷却通道（102）、第三冷却通道（103）和第四冷却通道（104），其中所述第一冷却通道（101）布置在所述第一端面（11）上，并且所述第二冷却通道（102）布置在所述第二端面（12）上，以及

-其中所述第三冷却通道（103）布置在所述第一侧面（13）上，并且所述第四冷却通道（104）布置在所述第二侧面（14）上，

-其中第一和第二冷却通道（101、102）分别与第三和第四冷却通道（103、104）流体连接，

-单独的第一冷却板（4）和单独的第二冷却板（5），其中所述第一冷却板（4）布置在所述第一侧面（13）上并且所述第二冷却板（5）布置在所述第二侧面（14）上，以界定第三和第四冷却通道（103、104），

-布置在所述第一端面（11）上的第三冷却板（6）和布置在所述第二端面（12）上的第四冷却板（7），其中所述第三冷却板（6）界定了所述第一冷却通道（101），而所述第四冷却板（7）界定了所述第二冷却通道（102），以及

-顶盖（8），所述顶盖关闭所述冷却壳体（3）。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第三冷却板（6）和所述第四冷却板（7）与所述冷却壳体（3）一体式地构造而成。

3.根据权利要求2所述的冷却装置，其中，所述入口（16）和/或所述出口（17）与所述第三冷却板（6）或所述第四冷却板（7）一体式地构造而成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置，还包括第五冷却通道（105），所述第五冷却通道构造在所述冷却壳体（3）的底部（10）上并且借助于第五冷却板（18）界定。

5.根据权利要求4所述的冷却装置，其中，所述第五冷却通道（105）与所述第一冷却通道（101）和/或所述第二冷却通道（102）流体连接。

6.根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置，其中，所述入口（16）和所述出口（17）布置在所述第三冷却板（6）上，或者其中，所述入口（16）布置在所述第三冷却板（6）上，并且所述出口（17）布置在所述第四冷却板（7）上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置，其中，在所述第一冷却通道（101）中布置流体分配器（9）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置，其中，所述冷却壳体（3）具有长方体形状。

9.一种电子装置，包括根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置（1）和布置在所述冷却装置中的功率部件（2）。

10.根据权利要求9所述的电子装置，其中，所述功率部件（2）借助于灌封（20）封装在所述冷却装置（1）的冷却壳体（3）中。

11.根据权利要求9或10所述的电子装置，还包括第一功率开关（21）和第二功率开关（22），其中所述第一功率开关（21）布置在所述第一冷却板（4）上，并且所述第二功率开关（22）布置在所述第二冷却板（5）上。

12.根据权利要求11所述的电子装置，其中，所述第一功率开关（21）和所述第二功率开关（22）相对于所述电子装置的纵向平面（E）对称地布置。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的电子装置，还包括至少一个母线连接端（23、24），其中所述母线连接端（23、24）布置在所述冷却装置（1）的顶盖（8）中。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的电子装置，其中，所述功率部件（2）是电容器，特别是中间电路电容器。

15.一种车辆的控制设备，特别是用于控制电机，所述控制设备包括根据权利要求9至14中任一项所述的电子装置。