DE102018208232A1 - Bauteil mit einer durch ein Einlegeelement optimierten Kühlleistung und Kraftfahrzeug mit zumindest einem Bauteil - Google Patents

Bauteil mit einer durch ein Einlegeelement optimierten Kühlleistung und Kraftfahrzeug mit zumindest einem Bauteil Download PDF

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Abstract

Offenbart ist ein Bauteil (100), insbesondere für ein Fahrzeug (200), aufweisend mindestens eine zu kühlende Komponente (30), welche mit einer ersten Seite (41) einer Kühlplatte (40) wärmeleitend verbunden ist und aufweisend einen Gehäuseabschnitt (50) zum Abdecken einer zweiten Seite (42) der Kühlplatte (40) und zum Ausbilden mindestens eines Kühlkanals (60) zwischen der zweiten Seite (42) der Kühlplatte (40) und mindestens einer Aussparung (51) des Gehäuseabschnitts (50) und aufweisend ein im ausgebildeten Kühlkanal (60) angeordnetes Einlegeelement (20), wobei das Einlegeelement (20) mindestens einen mit dem Kühlkanal (60) über Kühlmittelöffnungen (52, 53) fluidleitend gekoppelten Strömungskörper (10) zum zumindest zeitweisen Aufnehmen eines durch den Kühlkanal (60) strömenden Kühlmittels aufweist und der mindestens eine Strömungskörper (10) über mindesten eine Deckfläche (15) mit der zweiten Seite (42) der Kühlplatte (40) verbindbar ist. Des Weiteren ist ein Kraftfahrzeug (200) offenbart.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bauteil, insbesondere für ein Fahrzeug, aufweisend mindestens eine zu kühlende Komponente, welche mit einer ersten Seite einer Kühlplatte wärmeleitend verbunden ist, und aufweisend einen Gehäuseabschnitt zum Abdecken einer zweiten Seite der Kühlplatte und zum Ausbilden mindestens eines Kühlkanals zwischen der zweiten Seite der Kühlplatte und mindestens einer Aussparung des Gehäuseabschnitts und aufweisend ein im ausgebildeten Kühlkanal angeordnetes Einlegeelement. Des Weiteren ist ein Kraftfahrzeug offenbart.
  • Verschiedene Komponenten und insbesondere elektronische Komponenten zum Handhaben hoher Leistungen, wie beispielsweise Leistungshalbleiter oder elektronische Leistungsmodule, benötigen aktive oder passive Kühler zum Abführen überschüssiger Wärme. Üblicherweise werden an derartigen Komponenten zumindest einseitig wärmeleitende Kühlplatten angeordnet. Die Kühlplatten dienen als aktive Kühler und sind an einen Kühlkreislauf angeschlossen und können die aufgenommene Wärmemenge an ein Kühlmittel abgeben.
  • Elektronische Komponenten einer Leistungselektronik, wie beispielsweise IGBTs, können einen besonders hohen Kühlungsbedarf aufweisen, sodass preiswerte und eben ausgestaltete Kühlplatten nicht ausreichend Wärme an ein Kühlmittel abführen können. Hierzu werden vor allem aufwändig konturierte Kühlplatten, wie beispielsweise sogenannte Pin-Fins, eingesetzt. Derartige konturierte Kühlplatten weisen zwar eine vergrößerte Oberfläche auf, sind jedoch aufwändig und kostenintensiv in ihrer Herstellung.
  • Zum Erhöhen der abgeführten Wärmemenge kann eine turbulente Strömung des Kühlmittels im Bereich der Kühlplatte durch Verwenden von Einlegern begünstigt werden. Derartige Einleger sind oftmals aus einem Kunststoff geformt und verursachen eine Verwirbelung des Kühlmittels.
  • Aus der DE 10 2012 107 684 A1 ist ein Kühlkörper für ein Bauelement bekannt. Der Kühlkörper weist eine zwischen einer Grundplatte und einer Deckplatte ausgebildete Fluidpassage zum Führen eines Kühlmittels auf. In der Fluidpassage ist mindestens ein Turbulator mit einer Rippenstruktur zum Erhöhen einer wärmeabführenden Oberfläche angeordnet. Der Turbulator, die Grundplatte und die Deckplatte sind mittels eines induktiven Lötverfahrens flächendeckend miteinander verbunden. Die DE 41 31 739 C2 offenbart ebenfalls einen Kühlkörper mit einem großflächigen Einlegeelement, welches in einem ausgebildeten Kühlkanal positioniert ist. Das Einlegeelement ist dabei als ein gewelltes Blech ausgestaltet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil der eingangs genannten Art mit einer bereichsweise erhöhten Kühlleistung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Bauteil, insbesondere für ein Fahrzeug, bereitgestellt. Das Bauteil weist mindestens eine zu kühlende Komponente auf, welche mit einer ersten Seite einer Kühlplatte wärmeleitend verbunden ist. Des Weiteren weist das Bauteil einen Gehäuseabschnitt zum Abdecken einer zweiten Seite der Kühlplatte und zum Ausbilden mindestens eines Kühlkanals zwischen der zweiten Seiten der Kühlplatte und mindestens einer Aussparung des Gehäuseabschnitts auf. Das Bauteil weist ein im ausgebildeten Kühlkanal angeordnetes Einlegeelement auf, wobei das Einlegeelement mindestens einen mit dem Kühlkanal über Kühlmittelöffnungen fluidleitend gekoppelten Strömungskörper zum zumindest zeitweisen Aufnehmen eines durch den Kühlkanal strömenden Kühlmittels aufweist und der mindestens eine Strömungskörper über mindesten eine Deckfläche mit der zweiten Seite der Kühlplatte verbindbar ist.
  • Das Bauteil kann mindestens eine zu kühlende Komponente aufweisen. Derartige Komponenten können beispielsweise Leistungshalbleiter, Wechselrichter, Elektromotoren, elektrische Schalter, Stellantriebe, Komponenten von Ladestationen, Komponenten von Windkraftanlagen und dergleichen sein. Die Komponenten können in einem Betrieb Wärme in Form von Joulescher Wärme erzeugen. Zum Ermöglichen eines langfristigen Betriebs und zum Einhalten von vorgegebenen Betriebsbedingungen müssen derartige Komponenten thermisch geregelt werden. Hierfür kann die mindestens eine Komponente über ein thermisches Leitmittel mit der ersten Seite der Kühlplatte gekoppelt sein. Die mindestens eine Komponente kann dabei direkt oder indirekt mit der ersten Seite der Kühlplatte verbunden sein.
  • Die Kühlplatte kann vorzugsweise eine flächige Ausdehnung mit zwei Seiten aufweisen. Die der ersten Seite entgegengesetzt gerichtete zweite Seite der Kühlplatte kann beispielsweise eben und ohne eine Konturierung ausgeformt sein. Die zweite Seite der Kühlplatte weist einen direkten Kontakt zum Kühlmittel auf, wodurch Wärme der Kühlpatte zumindest einseitig durch das Kühlmittel abgeführt werden kann. Durch den im Kühlkanal angeordneten Strömungskörper des Einlegeelements kann eine bereichsweise konzentrierte Verwirbelung des Kühlmittels erzeugt werden. Hierdurch kann ein Bereich des Kühlkanals gezielt einen höheren Wärmetransport aufweisen. Der mindestens eine Strömungskörper kann als ein diffusorartiger Einsatz ausgestaltet sein und mit dem Einlegeelement formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig verbunden sein. Beispielsweise kann der mindestens eine Strömungskörper mit dem Einlegeelement verlötet oder verklebt sein. Die mindestens eine Deckfläche des Strömungskörpers kann die in der Komponente erzeugte Wärmeleistung über die Kühlplatte aufnehmen und sowohl in das Einlegeelement ableiten, als auch an das Kühlmittel abgeben.
  • Bevorzugterweise kann das Kühlmittel in den mindestens einen Strömungskörper hineinfließen und durch diesen Vorgang verwirbelt werden. Hiernach kann das Kühlmittel erneut aus dem Strömungskörper hinaus fließen. Eine derartige turbulente Strömung resultiert in einer höheren Kühlleistung. Eine derartige Kühllösung der mindestens einen Komponente kann geringe Kosten mit hoher Kühlleistung im engen Bauraum der Leistungselektronik vereinen.
  • Das Einlegelement kann zumindest bereichsweise zwischen der zweiten Seite der Kühlplatte und dem Gehäuseabschnitt des Bauteils mechanisch eingespannt sein. Es kann somit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Einlegeelement bzw. mindestens einem Strömungskörper und der zweiten Seite der Kühlplatte erzeugt werden. Hierdurch kann der mindestens eine Strömungskörper als ein Wärmeleitelement zwischen der Kühlplatte und dem Einlegeelement eingesetzt werden.
  • Zum Einspannen des mindestens einen Einlegeelements zwischen der Kühlplatte und dem Gehäuseabschnitt kann eine Kraft durch den Gehäuseabschnitt auf das Einlegeelement aufgebracht werden. Der Gehäuseabschnitt kann hierfür mit der Kühlplatte oder einem Gehäusebereich des Bauteils verschraubt, verklebt, verschweißt oder verlötet werden.
  • Durch das thermisch leitfähige und zumindest bereichsweise elastisch verformbare Ausgestalten des mindestens einen im Fluidkanal zwischen dem Gehäuseabschnitt und der zweiten Seite der Kühlplatte eingesetzten Einlegeelements und/oder des mindestens einen Strömungskörpers kann ein bereichsweise optimaler Wärmeübergang zwischen dem Einlegeelement bzw. dem mindestens einen Strömungskörper und der Kühlplatte hergestellt werden. Das Einlegeelement kann somit durch elastische Abschnitte Unebenheiten der Kühlplatte ausgleichen und eine konstante Druckkraft auf die zweite Seite der Kühlplatte ausüben.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Bauteils ist das Einlegeelement und/oder der mindestens eine Strömungskörper ein gestanztes und/oder gebogenes Blech. Hierdurch kann das mindestens eine Einlegeelement und der mindestens eine Strömungskörper beispielsweise mit einem Stanz-Biege-Prozess in bestimmter Ausprägung schnell und kosteneffizient hergestellt werden. Vorzugsweise können Metallbleche zum Herstellen eines Einlegeelements verwendet werden, wodurch eine hohe thermische Leitfähigkeit und eine elastische Verformbarkeit des Einlegeelements und der Strömungskörper realisierbar sind.
  • Der mindestens eine Strömungskörper kann besonders preiswert hergestellt werden, wenn er als ein Hohlkörper ausgestaltet ist und mindestens eine Kühlmittelöffnung zum Einleiten und/oder Ausleiten des Kühlmittels in einen Strömungskörperraum des Strömungskörpers aufweist. Hierdurch kann auch der Grad der Verwirbelung und eine Verweilzeit des Kühlmittels im Strömungskörper erhöht werden.
  • Des Weiteren kann der mindestens eine Strömungskörper im Hinblick auf die Kühleffizienz vorteilhaft im Kühlkanal angeordnet werden, wenn er mindestens eine Seitenfläche mit Kühlmittelöffnungen zum Einleiten und/oder Ausleiten des Kühlmittels in den Strömungskörperraum aufweist. Das Kühlmittel kann somit über die Seitenflächen in den Strömungskörperraum hinein und aus dem Strömungskörperraum hinaus fließen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Bauteils weist der mindestens eine Strömungskörper des Einlegeelements im Bereich der Kühlmittelöffnungen Leitelemente zum Einwirken auf eine Kühlmittelströmung auf. Durch die Leitelemente kann ein Querschnitt der Strömungskörper, welcher auf das Kühlmittel einwirkt, vergrößert werden. Des Weiteren kann das Kühlmittel optimal in die Kühlmittelöffnungen geführt und somit Druckverluste durch die Strömungskörper reduziert werden. Vorzugsweise können die Leitelemente als insbesondere abgewinkelte Laschen ausgestaltet sein, welche zum Herstellen der Kühlmittelöffnungen vom Strömungskörperraum radial nach außen gebogen werden. Es können somit in einem Schritt sowohl Kühlmittelöffnungen als auch Leitelemente in den Strömungskörper eingebracht werden.
  • Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Bauteils weist die mindestens eine Deckfläche Kühlmittelöffnungen auf. Durch diese Maßnahme können Kühlmittelöffnungen derart in die Deckfläche eingebracht werden, dass das Kühlmittel durch die erzeugte Verwirbelung gegen die Kühlplatte gespült wird. Hierdurch kann ein Wärmetransport erhöht werden. Des Weiteren können im Bereich der Deckfläche, bedingt durch einen entsprechenden Biegeprozess, Leitelemente erstellt werden, welche in den Strömungskörperraum hineinragen. Hierdurch kann der Grad der Verwirbelung des Kühlmittels weiter gesteigert werden.
  • Die Kühlleistung kann besonders flexibel und effizient eingestellt werden, wenn der mindestens eine Strömungskörper als ein Würfel, ein Polyeder, ein Kreiszylinder, ein Zylinder mit einer ovalen oder einer U-förmigen Grundfläche geformt ist. Ein Grundprinzip ist die Vergrößerung der Oberfläche bei gegebener Wärmeübertragung in den Strömungskörper bzw. Diffusoreinleger bei gleichzeitiger Durchströmung des selbigen. Hierdurch kann eine Vergrößerung der möglichen Kühlfläche im Kühlkanal realisiert werden, welche durch das Einlegeelement und den mindestens einen Strömungskörper dreidimensional ausgeprägt ist. Insbesondere bei einer Ausgestaltung des Strömungskörpers mit einer U-förmigen Grundfläche kann ein relativer Druckverlust des Kühlmittels verringert werden, wenn die Leitelemente nur an den Flanken und im Bereich der Deckfläche angeordnet sind.
  • Vorzugsweise kann der mindestens eine Strömungskörper als ein sogenannter Tiefziehtopf mit abgewinkelten und somit Leitflächen bildenden Ausstattungen ausgestaltet sein. Hierdurch kann der Strömungskörper in entsprechende Bohrungen oder Ausnehmungen im Einlegeelement eingesetzt werden. Je nach Größe der Strömungskörper kann Ätztechnik und Umformung zum Herstellen von Kühlmittelöffnungen und Leitelementen eingesetzt werden. Für weniger thermisch belastete Bauteile kann auch ein thermisch modifizierter Kunststoff-Spritzguss als Herstellungsverfahren für das Einlageelement und die Strömungskörper verwendet werden.
  • Nach einer Ausführungsform des Bauteils sind mindestens ein Kühlmittelzufluss und mindestens ein Kühlmittelabfluss des Kühlkanals in dem Gehäuseabschnitt und/oder zwischen dem Gehäuseabschnitt und der Kühlplatte und/oder in der Kühlplatte angeordnet. Dabei erstrecken sich der Kühlmittelzufluss und der Kühlmittelabfluss vorzugsweise durch das Einlegeelement hindurch. Hierdurch kann eine mehrseitige Umströmung des Einlegeelements durch das Kühlmittel realisiert werden. Darüber hinaus kann der Kühlmittelkanal flexibel an einen Kühlkreislauf angeschlossen werden. Das Kühlfluid kann beispielsweise Luft, Wasser oder eine wässrige Lösung sein. Der mindestens eine Kühlmittelzufluss und/oder Kühlmittelabfluss kann orthogonal oder parallel zu einer flächigen Ausdehnung des Einlegeelements fluidleitend mit dem Kühlkanal verbunden sein. Hierdurch kann eine Anströmung des Kühlmittels derart gesteuert werden, dass ein möglichst hoher Grad an Turbulenz durch ein Wechselwirken des Kühlmittels mit dem Einlegeelement und den Strömungskörpern erreicht wird.
  • Das Kühlmittel kann gestuft bzw. mit einer veränderlichen Strömungsgeschwindigkeit aus dem Kühlkanal abfließen, wenn ein Strömungsquerschnitt des Kühlkanals durch das Einlegeelement in Richtung des Kühlmittelauslasses stetig verringert ist. Beispielsweise kann der Kühlkanal durch das Einlegeelement konisch in seinem Querschnitt reduziert werden. Hierdurch kann eine Art Strömungstunnel durch das Einlegeelement geformt werden.
  • Ein optimaler und dauerhafter Wärmeübergang zwischen der zweiten Seite der Kühlplatte und dem Einlegeelement kann durch ein Einlegeelement erzeugt werden, welches als eine mechanische Feder ausgestaltet ist, sodass die mindestens eine Deckenfläche der Strömungskörper im eingesetzten Zustand des Einlegeelements gegen die zweite Seite der Kühlplatte pressbar ist. Hierdurch kann der sogenannte „Topfboden“ der Strömungskörper gegen die Kühlplatte gedrückt werden. Zum Ausbilden einer Federkraft kann das Einlegeelement eine S-förmige Blechausstülpung aufweisen, welche als eine Axialfeder fungieren kann, sodass eine zu kühlende Komponente bzw. eine Kühlplatte durch Verschraubungen mit dem Gehäuseabschnitt auf die Diffusoreinsätze bzw. die Strömungskörper gepresst werden kann. Bei Bedarf kann zusätzlich eine Wärmeleitpaste zur Verbesserung der Wärmeübertragung verwendet werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem erfindungsgemäßen Bauteil bereitgestellt, wobei der Kühlkanal des mindestens einen Bauteils fluidleitend mit einem Fahrzeugkühlmittelkreislauf verbunden ist.
  • Das mindestens eine Bauteil kann beispielsweise eine Leistungselektronik für einen oder mehrere elektrische Antriebe sein. Das mindestens eine Bauteil weist eine Kühlung auf, welche einem Abführen von Betriebswärme dient. Damit das mindestens eine Bauteil möglichst kosteneffizient herstellbar ist, sind die Kühlflächen des Bauteils eben bzw. plan ausgestaltet. Eine mögliche Kühlleistung kann durch ein im Fluidkanal angeordnetes Einlegeelement mit mindestens einem Strömungskörper erhöht werden. Das Einlegeelement und der Strömungskörper sind vorzugsweise aus einem gestanzten und/oder gebogenen Metallblech geformt. Hierdurch kann neben einer Verwirbelung des Kühlfluids eine Vergrößerung der wärmeabgebenden Fläche der Kühlplatte erreicht werden.
  • Nachstehend werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine perspektivische Darstellung eines Strömungskörpers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
    • 2 eine Schnittdarstellung eines Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Strömungskörper aus 1,
    • 3 eine Draufsicht auf ein Einlegeelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
    • 4 eine perspektivische Darstellung des Einlegeelements aus 3.,
    • 5 eine Untersicht auf das Einlegeelement aus 3,
    • 6 eine Draufsicht auf ein Einlegeelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
    • 7 eine Draufsicht auf ein Einlegeelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
    • 8 eine Draufsicht auf ein Einlegeelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
    • 9 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.
  • In der 1 ist perspektivische Darstellung eines Strömungskörpers 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Strömungskörper 10 ist auf einem Einlegeelement 20 angeordnet und weist eine zylindrische Form auf. Insbesondere ist der Strömungskörper 10 als ein Hohlzylinder ohne einen Boden ausgestaltet. In eine Seitenfläche 11 des Strömungskörpers 10 sind mehrere Kühlmittelöffnungen 12 eingebracht.
  • Die Kühlmittelöffnungen 12 sind hier durch bereichsweise ausgestanzte und von einem Strömungskörperraum 13 radial nach außen abgewinkelte Laschen in die Seitenfläche 11 hergestellt. Die Laschen dienen gemäß dem Ausführungsbeispiel als Leitelemente 14 zum Einwirken auf eine Kühlmittelströmung.
  • Eine Deckfläche 15 des Strömungskörpers 10 weist ebenfalls Kühlmittelöffnungen 16 auf, welche durch ausgestanzte und axial nach innen eingeklappte Blechabschnitte hergestellt sind. Die Blechabschnitte bilden hierbei Leitelemente 17, welche an der Deckfläche 15 in den Strömungskörperraum 13 hineinragen.
  • Der Strömungskörperraum 13 wird durch die Seitenfläche 11 und die Deckfläche 15 begrenzt. Ein Kühlmittel ist durch die Kühlmittelöffnungen 12 der Seitenfläche 11 mit dem Strömungskörperraum 13 verbindbar.
  • Die 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Bauteils 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Strömungskörper 10 aus 1. Das Bauteil 100 weist eine elektronische Komponente 30 auf, welche im Betrieb Verlustwärme erzeugt und somit gekühlt werden muss.
  • Die Komponente 30 ist mit einer ersten Seite 41 einer Kühlplatte 40 wärmeleitend verbunden. Auf einer der ersten Seite 41 gegenüberliegenden zweiten Seite 42 ist ein Gehäuseabschnitt 50 angeordnet. Der Gehäuseabschnitt 50 weist eine Aussparung 51 auf, welche zum Ausbilden eines Kühlkanals 60 zwischen der zweiten Seite 42 der Kühlplatte 40 ausgestaltet ist.
  • In den Gehäuseabschnitt 50 ist ein Kühlmittelzufluss 52 und ein Kühlmittelabfluss 53 eingebracht. Der Kühlmittelzufluss 52 und der Kühlmittelabfluss 53 erstrecken sich hierbei durch das Einlegeelement 20 hindurch in den Kühlkanal 60 hinein. Die Pfeile veranschaulichen einen Kühlmittelfluss X durch den Kühlkanal 60 hindurch.
  • Das Einlegeelement 20 ist im Kühlkanal 60 zwischen dem Gehäuseabschnitt 50 und der Kühlplatte 40 mechanisch eingespannt, so dass die Deckfläche 15 des Strömungskörpers 10 gegen die zweite Seite 42 der Kühlplatte 40 gepresst ist.
  • Die 3, 4 und 5 zeigen ein Einlegeelement 20 aus unterschiedlichen Perspektiven. Gemäß dem Ausführungsbeispiel weist das Einlegeelement 20 sechs Strömungskörper 10 auf. Das Einlegeelement 20 hat im Bereich des Kühlmittelzuflusses 52 und des Kühlmittelabflusses 53 Aussparungen 21, 22, durch welche das Kühlmittel ungehindert hindurchfließen kann und somit auf die Strömungskörper 10 gelenkt wird. Die Strömungskörper 10 sind hierbei in zwei Reihen zu je drei Strömungskörpern 10 auf dem Einlegeelement 20 angeordnet.
  • Die 6 verdeutlicht in einer Draufsicht ein Einlegeelement 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das Einlegeelement 20 weist drei in einer Reihe angeordnete Strömungskörper 10 auf. Im Unterschied zu dem bereits dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Strömungskörper 10 eine Grundfläche auf, welche oval geformt ist.
  • In der 7 ist eine Draufsicht auf ein Einlegeelement 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei sind die Strömungskörper 10 rechteckig geformt und auf dem Einlegeelement 20 angeordnet.
  • Die 8 zeigt eine Draufsicht auf ein Einlegeelement 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die auf dem Einlegeelement 20 angeordneten Strömungskörper 10 sind U-förmig ausgestaltet und weisen in Richtung des Kühlmittelzuflusses 52 eine Kühlmittelöffnung 18 auf, die sich über die gesamte Breite B der jeweiligen Strömungskörper 10 sich erstreckt. Hierdurch kann das Kühlmittel ungehindert in den Strömungskörper 10 hinein gelangen und wird erst bei einem Austritt aus dem Strömungskörper 10 verwirbelt. Alternativ kann das Kühlmittel auch umgekehrt durch den Kühlmittelkanal 60 geleitet werden, so dass das Kühlmittel durch die breiten Kühlmittelöffnungen 18 aus den jeweiligen Strömungskörpern 10 austreten kann. Gemäß dem Ausführungsbeispiel weist das Einlegeelement seitliche Wände 23, 24 zum Einstellen eines Querschnitts des Kühlmittelkanals 60 auf. Durch den veränderten Querschnitt entlang des Kühlmittelkanals 60 kann eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels variiert werden.
  • Die 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 200 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Kraftfahrzeug 200 ist ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Zum Antreiben der elektrischen Antriebe weist das Kraftfahrzeug 200 ein als eine Leistungselektronik ausgestaltetes Bauteil 100 auf. Zum Kühlen des Bauteils 100 ist eine Anbindung des Kühlmittelzuflusses 52 und des Kühlmittelabflusses 53 an einen Kühlmittelkreislauf 210 des Kraftfahrzeugs 200 vorgesehen.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Bauteil
    200
    Kraftfahrzeug
    210
    Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs
    10
    Strömungskörper
    11
    Seitenfläche
    12
    Kühlmittelöffnung der Seitenfläche
    13
    Strömungskörperraum
    14
    Leitelemente der Seitenfläche
    15
    Deckfläche
    16
    Kühlmittelöffnungen der Deckfläche
    17
    Leitelemente der Deckfläche
    18
    Breite Kühlmittelöffnung
    20
    Einlegeelement
    21
    erste Aussparung des Einlegeelements
    22
    zweite Aussparung des Einlegeelements
    23
    erste Wand des Einlegeelements
    24
    zweite wann des Einlegeelements
    30
    Komponente
    40
    Kühlplatte
    41
    erste Seite der Kühlplatte
    42
    zweite Seite der Kühlplatte
    50
    Gehäuseabschnitt
    51
    Aussparung
    52
    Kühlmittelzufluss
    53
    Kühlmittelabfluss
    60
    Kühlkanal
    X
    Kühlmittelfluss
    B
    Breite eines Strömungskörpers
  • 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
    • DE 102012107684 A1 [0005]
    • DE 4131739 C2 [0005]

Claims (10)

  1. Bauteil (100), insbesondere für ein Fahrzeug (200), aufweisend mindestens eine zu kühlende Komponente (30), welche mit einer ersten Seite (41) einer Kühlplatte (40) wärmeleitend verbunden ist und aufweisend einen Gehäuseabschnitt (50) zum Abdecken einer zweiten Seite (42) der Kühlplatte (40) und zum Ausbilden mindestens eines Kühlkanals (60) zwischen der zweiten Seiten (42) der Kühlplatte (40) und mindestens einer Aussparung (51) des Gehäuseabschnitts (50) und aufweisend ein im ausgebildeten Kühlkanal (60) angeordnetes Einlegeelement (20), dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeelement (20) mindestens einen mit dem Kühlkanal (60) über Kühlmittelöffnungen (52, 53) fluidleitend gekoppelten Strömungskörper (10) zum zumindest zeitweisen Aufnehmen eines durch den Kühlkanal (60) strömenden Kühlmittels aufweist und der mindestens eine Strömungskörper (10) über mindestens eine Deckfläche (15) mit der zweiten Seite (42) der Kühlplatte (40) verbindbar ist.
  2. Bauteil nach Anspruch 1, wobei das Einlegeelement (20) und/oder der mindestens eine Strömungskörper (10) thermisch leitfähig und zumindest bereichsweise elastisch verformbar ist.
  3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Einlegeelement (20) und/oder der mindestens eine Strömungskörper (10) ein gestanztes und/oder gebogenes Blech ist.
  4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mindestens eine Strömungskörper (10) als ein Hohlkörper ausgestaltet ist und mindestens eine Kühlmittelöffnung (12, 18) zum Einleiten und/oder Ausleiten des Kühlmittels in einen Strömungskörperraum (13) des Strömungskörpers (10) aufweist.
  5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der mindestens eine Strömungskörper (10) mindestens eine Seitenfläche (11) mit Kühlmittelöffnungen (12, 18) zum Einleiten und/oder Ausleiten des Kühlmittels in den Strömungskörperraum (13) aufweist.
  6. Bauteil nach Anspruch 5, wobei der mindestens eine Strömungskörper (10) des Einlegeelements (20) im Bereich der Kühlmittelöffnungen (12, 16, 18) Leitelemente (14, 17) zum Einwirken auf eine Kühlmittelströmung (X) aufweist.
  7. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mindestens eine Deckfläche (15) Kühlmittelöffnungen (16) aufweist.
  8. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der mindestens eine Strömungskörper (10) als ein Würfel, ein Polyeder, ein Kreiszylinder, ein Zylinder mit einer ovalen oder einer U-förmigen Grundfläche geformt ist.
  9. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei mindestens ein Kühlmittelzufluss (52) und mindestens ein Kühlmittelabfluss (53) des Kühlkanals (60) in dem Gehäuseabschnitt (50) und/oder zwischen dem Gehäuseabschnitt (50) und der Kühlplatte (40) und/oder in der Kühlplatte (40) angeordnet sind und sich durch das Einlegelement (20) hindurch erstrecken.
  10. Bauteil nach Anspruch 9, wobei ein Strömungsquerschnitt des Kühlkanals (60) durch das Einlegeelement (20) in Richtung des Kühlmittelauslasses (53) stetig verringert ist.
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