DE102016109280A1

DE102016109280A1 - Cooling device for cooling electronic components

Info

Publication number: DE102016109280A1
Application number: DE102016109280.0A
Authority: DE
Inventors: Dominik Grass
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2017-11-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zur Kühlung von elektronischen bzw. elektrischen Komponenten (4, 6, 8) mit einem Gehäuse (10), in dem die elektronischen Komponenten (4, 6, 8) vorgesehen sind, wobei ein Leitungssystem (20) für ein Kühlmedium vorgesehen ist, wobei das Leitungssystem Kühlplatten (24) aufweist, die direkt oder indirekt mit den elektronischen Komponenten (4, 6, 8) in Wirkverbindung stehen, wobei die Kühlplatten (24) direkt mit den elektronischen Komponenten (4, 6, 8) gekoppelt sind, wobei das Kühlmedium ein elektrisch nicht-leitendes Kühlgas ist und wobei das Leitungssystem (20) elektrisch nicht-leitende Leitungselemente (22) aufweist.The invention relates to a cooling device for cooling electronic or electrical components (4, 6, 8) with a housing (10) in which the electronic components (4, 6, 8) are provided, wherein a conduit system (20) for a Cooling medium is provided, wherein the conduit system comprises cooling plates (24) which are directly or indirectly in operative connection with the electronic components (4, 6, 8), wherein the cooling plates (24) directly to the electronic components (4, 6, 8) are coupled, wherein the cooling medium is an electrically non-conductive cooling gas and wherein the conduit system (20) electrically non-conductive line elements (22).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zur Kühlung von elektronischen bzw. elektrischen Komponenten mit einem Gehäuse, in dem die elektronischen Komponenten vorgesehen sind, wobei ein Leitungssystem für ein Kühlmedium vorgesehen ist, wobei das Leitungssystem Kühlplatten aufweist, die direkt oder indirekt mit den elektronischen Komponenten in Wirkverbindung stehen. The invention relates to a cooling device for cooling of electronic or electrical components with a housing in which the electronic components are provided, wherein a conduit system is provided for a cooling medium, wherein the conduit system comprises cooling plates which are directly or indirectly in operative connection with the electronic components stand.

Insbesondere vor dem Hintergrund des Einsatzes der Hybrid-Technologie im Automobilbereich gewinnt eine effiziente Kühlung der elektronischen Komponenten an Bedeutung. Zum einen unterliegen die elektronischen Komponenten im Fahrzeug einer hohen thermischen Belastung und zum anderen erfordern die vorgegebenen Randbedingungen, wie Bauraum, Schadstoffbegrenzung, etc., besondere Maßnahmen zum Aufbau der Kühlvorrichtung. Eine gattungsgemäße Kühlvorrichtung ist beispielsweise aus der US 2006/0227504 A1 bekannt, bei der ein Gehäuse mit einem Leitungssystem vorgesehen ist, wobei das Leitungssystem Kühlplatten aufweist, die unter Zwischenschaltung von Isolationsmitteln elektronische Komponenten kühlen. Durch die Nutzung dieser Isolationsmittel liegt ein relativ hoher thermischer Übergangswiderstand vor, der die Effizienz der Kühlung stark beeinträchtigt. Particularly against the background of the use of hybrid technology in the automotive sector, efficient cooling of the electronic components is gaining in importance. On the one hand, the electronic components in the vehicle are subject to a high thermal load and, on the other hand, the given boundary conditions, such as installation space, limitation of emissions, etc., require special measures for constructing the cooling device. A generic cooling device is for example from the US 2006/0227504 A1 known, in which a housing is provided with a conduit system, wherein the conduit system comprises cooling plates, which cool electronic components with the interposition of insulation means. By using these insulation means, a relatively high thermal contact resistance exists, which severely impairs the efficiency of the cooling.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den oben genannten Nachteil auf möglichst einfache und kostengünstige Weise zu vermeiden. The object of the invention is therefore to avoid the above-mentioned disadvantage in the simplest and most cost-effective manner possible.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Kühlplatten direkt mit den elektronischen Komponenten gekoppelt sind, wobei das Kühlmedium ein elektrisch nicht-leitendes Kühlgas ist und wobei das Leitungssystem elektrisch nicht-leitende Leitungsbauteile aufweist. Durch die Verwendung eines nicht-leitenden Kühlgases kann zum einen auf die Isolationsmittel verzichtet werden, zum anderen liegt ein Gewichtsvorteil und aufgrund der geringeren Viskosität von Gas im Vergleich zu einer Kühlvorrichtung, die mit Flüssigkeit kühlt, kann eine Umwälzpumpe mit einer geringeren Leistung eingesetzt werden. This object is achieved in that the cooling plates are coupled directly to the electronic components, wherein the cooling medium is an electrically non-conductive cooling gas and wherein the conduit system comprises electrically non-conductive line components. By using a non-conductive cooling gas, on the one hand can be dispensed with the isolation means, on the other hand there is a weight advantage and due to the lower viscosity of gas compared to a cooling device that cools with liquid, a circulation pump can be used with a lower power.

In vorteilhafter Weise sind die elektronischen Komponenten auf Stromschienen angeordnet beziehungsweise über diese miteinander verbunden sind. Advantageously, the electronic components are arranged on busbars or connected to each other via these.

In besonders vorteilhafter Ausführungsform weist das Gehäuse einen Kühlgaseinlass und einen Kühlgasauslass auf. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gehäuse eine Grundplatte und ein Deckelelement aufweist, wobei der Kühlgaseinlass und der Kühlgasauslass in der Grundplatte vorgesehen sind. In a particularly advantageous embodiment, the housing has a cooling gas inlet and a cooling gas outlet. It is particularly advantageous if the housing has a base plate and a cover element, wherein the cooling gas inlet and the cooling gas outlet are provided in the base plate.

Um einen optimalen Wärmeübergang zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die Kühlplatten aus einem thermisch-leitenden Material hergestellt sind. Die Kühlplatten können in vorteilhafter Weise mit den elektronischen Komponenten und/oder die elektronischen Komponenten verbindenden Stromschienen verschraubt oder verpresst sein. In order to ensure optimum heat transfer, it is advantageous if the cooling plates are made of a thermally conductive material. The cooling plates can be screwed or pressed in an advantageous manner with the electronic components and / or the electronic components connecting busbars.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Leitungselemente des Kühlgases flexibel ausgeführt, wodurch eine besonders kompakte Kühlvorrichtung herstellbar ist. Darüber hinaus ist auf einfache Weise ein Toleranzausgleich bei der Montage bzw. Fertigung möglich. In a particularly advantageous embodiment, the line elements of the cooling gas are made flexible, whereby a particularly compact cooling device can be produced. In addition, a tolerance compensation during assembly or production is possible in a simple manner.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt die einzige Figur eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. The invention will be explained in more detail with reference to a drawing, in which case the single figure shows a schematic sectional view of a cooling device according to the invention.

Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung 2 für elektrische bzw. elektronische Komponenten 4, 6, 8 die hier lediglich beispielhaft dargestellt sind. Mit dem Bezugszeichen 4 ist eine Schaltvorrichtung, die auch als Schütz bezeichnet wird, dargestellt, mit dem Bezugszeichen 6 eine Sicherung und mit dem Bezugszeichen 8 eine Platine mit weiteren elektrischen Bauteilen. Die elektrischen bzw. elektronischen Komponenten 4, 6, 8 sind in einem Gehäuse 10 angeordnet, das aus einer Grundplatte 12 und einem Deckelelement 14 aufgebaut ist. Hierbei sind die elektronischen Komponenten auf Stromschienen 15 angeordnet und gegebenenfalls durch diese elektrisch miteinander verbunden. Das Gehäuse 10 mit den elektrischen bzw. elektronischen Komponenten 4, 6, 8 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf bekannte Weise zwischen einer nicht dargestellten Spannungsquelle und einer nicht dargestellten Fahrzeugsteuerung angeordnet. Die Grundplatte 12 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Kühlgaseinlass 16 und einen Kühlgasauslass 18 für ein elektrisch nicht-leitendes Kühlgas auf. An dem Kühlgaseinlass 16 und dem Kühlgasauslass 18 ist ein Leitungssystem 20 angeschlossen, das flexible elektrisch nicht-leitende Leitungselemente 22 und Kühlplatten 24 aufweist, wobei die flexiblen Leitungselemente 22 verliersicher an die Kühlplatten 24 angesteckt sind. Die Kühlplatten 24, die vorzugsweise aus einem thermisch-leitenden Material hergestellt sind, sind an den elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen 4, 6, 8 über die Stromschienen 15 verpresst oder verschraubt, um einen direkten, möglichst hohen Wärmeübergang zu gewährleisten. Auch eine indirekte Kühlung über die Steuerschienen ist möglich. The single FIGURE shows a schematic sectional view of a cooling device according to the invention 2 for electrical or electronic components 4 . 6 . 8th which are shown here only as an example. With the reference number 4 is a switching device, which is also referred to as a contactor, shown with the reference numeral 6 a fuse and with the reference numeral 8th a circuit board with other electrical components. The electrical or electronic components 4 . 6 . 8th are in a housing 10 arranged, consisting of a base plate 12 and a lid member 14 is constructed. Here are the electronic components on busbars 15 arranged and optionally electrically connected by them. The housing 10 with the electrical or electronic components 4 . 6 . 8th is arranged in the present embodiment in a known manner between a voltage source, not shown, and a vehicle control, not shown. The base plate 12 has in the present embodiment, a cooling gas inlet 16 and a cooling gas outlet 18 for an electrically non-conductive cooling gas. At the cooling gas inlet 16 and the cooling gas outlet 18 is a pipe system 20 connected, the flexible electrically non-conductive line elements 22 and cold plates 24 having, wherein the flexible conduit elements 22 captive to the cooling plates 24 are infected. The cooling plates 24 , which are preferably made of a thermally conductive material, are on the electrical or electronic components 4 . 6 . 8th over the busbars 15 Pressed or screwed to ensure a direct, highest possible heat transfer. Indirect cooling via the control rails is also possible.

Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung 2 zeichnet sich durch eine besonders hohe Kühlleistung, einen flexiblen Aufbau und damit verbunden, eine bauraumoptimierte Ausführung aus. The cooling device according to the invention 2 is characterized by a particularly high Cooling capacity, a flexible structure and associated, a space-optimized design.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2006/0227504 A1 [0002]

Claims

Cooling device for cooling electronic or electrical components ( 4 . 6 . 8th ) with a housing ( 10 ), in which the electronic components ( 4 . 6 . 8th ) are provided, wherein a line system ( 20 ) is provided for a cooling medium, wherein the conduit system cooling plates ( 24 ) directly or indirectly connected to the electronic components ( 4 . 6 . 8th ) are in operative connection, characterized in that the cooling plates ( 24 ) directly with the electronic components ( 4 . 6 . 8th ), wherein the cooling medium is an electrically non-conductive cooling gas and wherein the conduit system ( 20 ) electrically non-conductive line elements ( 22 ) having.

Cooling device according to claim 1, characterized in that the electronic components ( 4 . 6 . 8th ) on busbars ( 15 ) are arranged or connected to each other via these.

Cooling device according to claim 1 or 2, characterized in that the housing ( 10 ) a cooling gas inlet ( 16 ) and a cooling gas outlet ( 18 ) having.

Cooling device according to claim 3, characterized in that the housing ( 10 ) a base plate ( 12 ) and a cover element ( 14 ), wherein the cooling gas inlet ( 16 ) and the cooling gas outlet ( 18 ) in the base plate ( 12 ) are provided.

Cooling device according to one of claims 1-4, characterized in that the cooling plates ( 24 ) are made of a thermally conductive material.

Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling plates ( 24 ) with the electronic components ( 4 , 6 . 8th ) and / or the electronic components connecting busbars ( 15 ) are screwed or pressed.

Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the line elements ( 22 ) are flexible.