DE102022211443A1 - Kühler zur Kühlung eines Leistungselektronikmoduls, Leistungselektronikvorrichtung mit einem Kühler - Google Patents

Kühler zur Kühlung eines Leistungselektronikmoduls, Leistungselektronikvorrichtung mit einem Kühler Download PDF

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Johannes Fetzer
Carmelo Leone
Juan Martinez
Daniel Zieger
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Abstract

Offenbart wird ein Kühler (KL) zur Kühlung eines Leistungselektronikmoduls (LM), aufweisend:- ein erstes Kühlerteil (KT1) und ein zweites Kühlerteil (KT2), die zusammen einen Kühlkanal (KK) zum Durchleiten eines Kühlmittels umfänglich umschließen;- wobei das erste Kühlerteil (KT1) eine dem Kühlkanal (KK) zugewandte Unterseite (US1) und eine der Unterseite abgewandte Oberseite (OS1) zur thermischen Kontaktierung des Leistungselektronikmoduls (LM) aufweist;- wobei das erste Kühlerteil (KT1) an der Unterseite (US1) erste Vorsprünge (VS1) zur Vergrößerung der Oberfläche der Unterseite (US1) aufweist, die in den Kühlkanal (KK) hineinragen;- ein Kühlereinsatzteil (KE), das in dem Kühlkanal (KK) eingesetzt ist und eine der Unterseite (US1) des ersten Kühlerteils (KT1) zugewandte Oberseite (OS2) aufweist, die Vertiefungen (VT) aufweist, in die die ersten Vorsprünge (VS1) zumindest teilweise hineinragen.Ferner wird eine Leistungselektronikvorrichtung (LV) mit einem genannten Kühler (KL) beschrieben.

Description

  • Technisches Gebiet:
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühler zur Kühlung eines Leistungselektronikmoduls, bspw. eines (Leistungs-)Inverters oder eines (Leistungs-)DCDC-Wandlers, sowie eine Leistungselektronikvorrichtung, wie z. B. einen (Leistungs-)Stromrichter, insb. einen (Leistungs-)Inverter oder einen (Leistungs-)DCDC-Wandler, speziell für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, mit einem genannten Kühler.
  • Stand der Technik und Aufgabe der Erfindung:
  • Kühler zur Kühlung von Leistungselektronikmodulen, bspw. eines (Leistungs-)Inverters oder eines (Leistungs-)DCDC-Wandlers, sind bekannt und dienen dazu, beim Betrieb der Leistungselektronikmodule Abwärme von den Modulen abzuführen und somit die Module vor Überhitzung zu schützen.
  • Bei einer Anwendung der Leistungselektronikmodule in (Leistungs-)Invertern oder (Leistungs-)DCDC-Wandlern von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen mit stetig steigender Leistungsanforderungen an den Modulen steigt auch die Anforderung an Kühlerleistung und Kühlereffizienz kontinuierlich.
  • Damit besteht die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung darin, eine Möglichkeit bereitzustellen, mit der die Kühlerleistung bzw. die Kühlereffizienz bei einem Kühler gesteigert werden können.
  • Beschreibung der Erfindung:
  • Diese Aufgabe wird durch Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Kühler zur Kühlung eines Leistungselektronikmoduls, bspw. eines (Leistungs-)Inverters oder eines (Leistungs-)DCDC-Wandlers, bereitgestellt.
  • Der Kühler weist ein erstes Kühlerteil und ein zweites Kühlerteil auf, die zusammen einen Kühlkanal zum Durchleiten eines Kühlmittels bzw. einer Kühlflüssigkeit, wie z. B. des Kühlwassers, (außer Ein- und Auslassöffnungen zum Ein-/Auslassen des Kühlmittels in den bzw. aus dem Kühlkanal) umfänglich umschließen.
  • Das erste Kühlerteil weist eine dem Kühlkanal zugewandte Unterseite, die vom Kühlmittel umströmt wird, und eine der Unterseite abgewandte Oberseite zur thermischen Kontaktierung des Leistungselektronikmoduls auf.
  • An der Unterseite weist das erste Kühlerteil zur Vergrößerung der Oberfläche der Unterseite Vorsprünge, wie z. B. in Form von Pin-Fins, auf, die in den Kühlkanal hineinragen. Dabei können die Vorsprünge über gesamte Fläche der Unterseite gleichmäßig verteilt gebildet sein. Alternativ können die Vorsprünge abhängig vom Bestückungslayout (leistungs-)elektrischer Komponenten des Leistungselektronikmoduls auf der Oberseite des ersten Kühlerteils bzw. abhängig von möglicher Wärmeverteilung der Abwärme dieser Komponenten in dem ersten Kühlerteil auf der Unterseite ungleichmäßig oder nur abschnittsweise verteilt gebildet sein.
  • Der Kühler weist ferner ein Kühlereinsatzteil auf, das in dem Kühlkanal eingesetzt ist und eine der Unterseite des ersten Kühlerteils zugewandte Oberseite aufweist. Das Kühlereinsatzteil weist in der Oberseite Vertiefungen auf, in die die Vorsprünge des ersten Kühlerteils zumindest teilweise hineinragen.
  • Das erste und das zweite Kühlerteil bilden quasi die äußere Hülle des Kühlkanals und dichten den Kühlkanal fluiddicht. Das erste Kühlerteil mit den Vorsprüngen an der Unterseite dient als Übertragungsmedium zur Übertragung von Abwärme von dem Leistungselektronikmodul an das durch den Kühlkanal und somit um die Vorsprünge strömende Kühlmittel.
  • Das Kühlereinsatzteil ist als ein (anfangs bzw. vor dem Einsetzen in den Kühlkanal) von dem ersten und dem zweiten Kühlerteil körperlich getrenntes, separates Bauteil gebildet und wurde in einem geeigneten, extra dafür vorgesehenen Fertigungsschritt in den Kühlkanal und somit zwischen den beiden Kühlerteilen eingesetzt, und insb. in einem geeigneten, extra dafür vorgesehenen Fügeschritt mittels einer geeigneten Fügeverbindung, wie z. B. einer stoff-, form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung, mit mindestens einem der beiden Kühlerteile mechanisch bzw. körperlich, und insb. auch thermisch, verbunden. Während das erste Kühlerteil, ggfs. auch das zweite Kühlerteil aus einem thermisch gut leitenden Material bestehen, um die Abwärme von dem von dem Leistungselektronikmodul effizient an das Kühlmittel zu übertragen, kann das Kühlereinsatzteil aus einem vergleichsweise kostengünstigen Material hergestellt werden, das nicht unbedingt eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen muss, wie es bei dem Material des ersten Kühlerteils der Fall sein muss.
  • Dabei können die beiden Kühlerteile und/oder das Kühlereinsatzteil mit entsprechenden oben genannten Strukturen bspw. in einem Fließpressverfahren kostengünstig hergestellt werden. Zudem können diese entsprechend technischer Anforderung beliebig geformt bzw. dimensioniert werden. Insb. kann das Kühlereinsatzteil aus einem kostengünstigen, einfach formbaren Material derart geformt bzw. dimensioniert werden, dass eine Anpassung des Druckverlustes und/oder der Strömungsgeschwindigkeit bei dem durch den Kühlkanal fließenden Kühlmittel in einfacher Weise gestaltet werden kann, wodurch auch die Kühlungseffizienz des Kühlers gesteigert werden kann.
  • Die Vorsprünge und die Vertiefungen können je nach Anforderungen zueinander formangepasst werden. So können diese in ihren Querschnitt angepasst werden, sodass ein Unterspülen der Vorsprünge in Bereichen der Vertiefungen bzw. ein Unterströmen der durch die Vorsprünge gebildete Kühlstruktur des Kühlers unterbunden werden kann, was zu einer Verschlechterung der Kühleffizient führen könnte.
  • Durch die Einführung des Kühlereinsatzteils lassen sich der Druckverlust und/oder die Strömungsgeschwindigkeit bei dem durch den Kühlkanal fließenden Kühlmittel durch die Änderung der Form und der Dimension des Kühlereinsatzteils anpassen. Die Form und die Dimension des Außenumfangs der beiden Kühlerteils und somit des Kühlers können somit unverändert beibehalten werden, was wiederum vorteilhaft für eine Massenproduktion der beiden Kühlerteile und somit eine kostengünstige Herstellung des Kühlers ist.
  • Damit ist eine Möglichkeit zur Steigerung der Kühlerleistung und der Kühlereffizienz bei einem Kühler bereitgestellt.
  • Der Kühler kann zur Kühlung von Leistungselektronikmodulen, aber auch zur Kühlung von sonstigen technischen Vorrichtungen eingesetzt werden, bei dem eine spezifische Anpassung der Strömungsgeschwindigkeit und des Druckverlustes bei dem Kühlmittel vorgenommen werden müssen, ohne dabei das Kühlerdesign bzw. das Außendesign des Kühlers zu ändern.
  • Bspw. ist das Kühlereinsatzteil zerstörungsfrei aus dem Kühlkanal herausnehmbar bzw. ersetzbar in dem Kühlkanal eingesetzt. Dabei ist das Kühlereinsatzteil über eine zerstörungsfrei trennbare Fügeverbindung, wie z. B. eine zerstörungsfrei trennbare stoff-, form- und/oder kraftschlüssige Verbindung, an dem ersten und/oder dem zweiten Kühlerteil befestigt.
  • Bspw. besteht das erste Kühlerteil aus einem Metall oder einer Metalllegierung oder Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Das Kühlereinsatzteil besteht bspw. aus einem (kostengünstigen) Kunststoff oder einem vergleichbaren kostengünstigen Material. Bspw. sind das erste Kühlerteil und/oder das Kühlereinsatzteil in einem Pressverfahren hergestellt. Das zweite Kühlerteil kann wie das erste Kühlerteil einem Metall oder einer Metalllegierung oder Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, oder auch wie das Kühlereinsatzteil aus einem Kunststoff hergestellt werden.
  • Bspw. dringen die Vertiefungen am Kühlereinsatzteil das Kühlereinsatzteil nicht hindurch. Insb. sind die Vertiefungen als Sacklöcher gebildet.
  • Bspw. ist die Oberseite des Kühlereinsatzteils uneben ausgeführt, auch ohne Berücksichtigung der lokalen Unebenheiten durch die jeweiligen Vertiefungen, sodass sich die Flächengröße des Kanalquerschnitts des Kühlkanals in dessen Erstreckungsrichtung bzw. Strömungsrichtung (Hauptflussrichtung) des Kühlmittels und/oder auch quer zur Erstreckungsrichtung bzw. quer zur Strömungsrichtung variiert. Dadurch weist der Kühlkanal einen sich in der Strömungsrichtung des Kühlmittels bzw. quer zur Strömungsrichtung inhomogenen bzw. sich verändernden Kanalquerschnitt auf. Entsprechend weist die Oberseite des Kühlereinsatzteils bspw. zumindest eine Erhebung auf, die in Richtung zur Unterseite des ersten Kühlerteils ragt und somit den Kühlkanal verengt. Mit anderen Worten: die Oberseite des Kühlereinsatzteils weist mindestens einen Flächenabschnitt auf, der mindestens eine zuvor beschriebene Vertiefung zur (zumindest teilweisen) Aufnahme eines korrespondierenden Vorsprungs an dem ersten Kühlerteils umfasst und vom Rest der Oberseite weg in Richtung zur Unterseite des ersten Kühlerteils ragt und somit den Kühlkanal im Bereich dieses Flächenabschnitts verengt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Unterseite des ersten Kühlerteils zumindest eine (weitere) Erhebung aufweisen, die in Richtung zur Oberseite des Kühlereinsatzteils ragt und somit den Kühlkanal im Bereich der Erhöhung verengt.
  • Mit den Erhöhungen kann die Strömung des Kühlmittels in Bezug auf Druckverlust, Strömungsgeschwindigkeit und -richtung im Kühlkanal beeinflusst und gesteuert werden.
  • Bspw. weist das Kühlereinsatzteil eine das Kühlereinsatzteil zumindest teilweise kragenförmig umlaufende Wandung auf, die den Kühlkanal bzw. Zwischenräume des Kühlkanals zwischen dem ersten Kühlerteil und dem Kühlereinsatzteil fluiddicht abdichtet. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das erste Kühlerteil eine das erste Kühlerteil zumindest teilweise kragenförmig umlaufende Wandung aufweisen, die den Kühlkanal bzw. Zwischenräume des Kühlkanals zwischen dem ersten Kühlerteil und dem Kühlereinsatzteil fluiddicht abdichtet.
  • Bspw. weist das Kühlereinsatzteil zumindest eine das Kühlereinsatzteil hindurchdringende Aussparung auf, die als Einlass oder Auslass für das Kühlmittel in den oder aus dem Kühlkanal bzw. in oder aus Zwischenräumen des Kühlkanals zwischen dem ersten Kühlerteil und dem Kühlereinsatzteil bildet.
  • Bspw. sind die ersten Vorsprünge stift- oder rippenförmig, bspw. in Form einer Pin-Fin-Struktur, gebildet.
  • Bspw. weist das erste Kühlerteil an der Unterseite zweite Vorsprünge auf, die sich mindestens bis zu der Oberseite des Kühlereinsatzteils erstrecken und einrichtet sind, die Strömung des Kühlmittels zu unterbrechen oder zu lenken bzw. umzulenken. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Kühlereinsatzteil an der Oberseite weitere zweite Vorsprünge aufweisen, die sich mindestens bis zu der Unterseite des ersten Kühlerteils erstrecken und einrichtet sind, die Strömung des Kühlmittels zu unterbrechen oder zu lenken bzw. umzulenken.
  • Durch die zweiten Vorsprünge kann der Kühlkanal in Sektionen unterteilt werden, die in der Strömungsrichtung des Kühlmedium hintereinander fluchtend liegen und gemeinsam einen U-förmigen oder einen mäanderförmigen Verlauf des Kühlkanals bilden. Mit den zweiten Vorsprüngen kann somit die Strömung des Kühlmittels in Bezug auf Druckverlust, Strömungsgeschwindigkeit und -richtung im Kühlkanal zusätzlich beeinflusst und gesteuert werden.
  • Bspw. sind die zweiten Vorsprünge rippen- oder wandförmig gebildet.
  • Bspw. ist mindestens ein zweiter Vorsprung mit mindestens einem ersten Vorsprung einstückig gebildet.
  • Bspw. ist mindestens ein zweiter Vorsprung zwischen zwei benachbarten ersten Vorsprüngen angeordnet und mit diesen zwei benachbarten ersten Vorsprüngen einstückig gebildet. In diesem Fall bildet der zweite Vorsprung mit den beiden ersten Vorsprüngen eine Wand des Kühlkanals zum Unterbrechen bzw. zum (Um-)Lenken der Strömung des Kühlmittels.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Leistungselektronikvorrichtung, wie z. B. ein (Leistungs-)Stromrichter, insb. ein (Leistungs-)Inverter oder ein (Leistungs-)DCDC-Wandler, speziell für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, bereitgestellt.
  • Die Leistungselektronikvorrichtung weist mindestens ein Leistungselektronikmodul und mindestens einen zuvor beschriebenen Kühler auf. Dabei ist das Leistungselektronikmodul auf der Oberseite des ersten Kühlerteils des Kühlers angeordnet und mit dem ersten Kühlerteil thermisch kontaktiert. Je nach Ausführung kann das Leistungselektronikmodul über eine elektrische Isolationsschicht von dem ersten Kühlerteil elektrisch isoliert sein, die zwischen dem Leistungselektronikmodul und dem ersten Kühlerteil angeordnet ist. Sollte der erste Kühlerteil mit elektrischer Masse der Leistungselektronikvorrichtung elektrisch verbunden sein oder selbst die elektrische Masse bilden, kann das Leistungsmodul über dessen Massenanschluss, der bspw. auf einer dem ersten Kühlerteil zugewandten Unterseite des Leistungsmoduls gebildet ist, direkt mit dem ersten Kühlerteil elektrisch verbunden sein.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
  • Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
    • 1 in einer ersten schematischen Querschnittdarstellung einen Abschnitt einer Leistungselektronikvorrichtung mit einem Kühler gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
    • 2A, 2B, 2C, 2D und 2E jeweils in einer schematischen Vogelperspektivdarstellung ein Kühlereinsatzteil eines Kühlers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen:
  • 1 zeigt in einer schematischen Querschnittdarstellung einen Abschnitt einer Leistungselektronikvorrichtung LV mit einem Kühler KL gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Die Leistungselektronikvorrichtung LV ist in dieser Ausführungsform als ein Leistungsinverter eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs gebildet und weist ein Leistungselektronikmodul LM (in der Figur schematisch mit einem Rechteck dargestellt), das eine schaltbare Brückenschaltung des Leistungsinverters bildet, und einen Kühler KL zur Kühlung des Leistungselektronikmoduls LM auf.
  • Der Kühler KL weist ein erstes Kühlerteil KT1 und ein zweites Kühlerteil KT2 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung auf, die zusammen einen Kühlkanal KK zum Durchleiten eines Kühlmittels, wie z. B. Kühlwassers, umfänglich umschließen und fluiddicht abdichten.
  • Das erste Kühlerteil KT1 weist eine dem Kühlkanal KK zugewandte Unterseite US1, die vom Kühlmittel beströmt bzw. umströmt wird, und eine der Unterseite US1 abgewandte Oberseite OS1 auf, auf der das Leistungselektronikmodul LM angeordnet ist und mit dem ersten Kühlerteil KT1 thermisch kontaktiert ist.
  • An der Unterseite US1 weist das erste Kühlerteil KT1 erste Vorsprünge VS1 zur Vergrößerung der Oberfläche der Unterseite US1 und somit zur Vergrößerung der Kontaktfläche des ersten Kühlerteils KT1 mit dem Kühlmittel auf, die stiftförmig geformt sind und in den Kühlkanal KK hineinragen.
  • Die Form und die Größe des Querschnitts der ersten Vorsprünge VS1 können je nach Anforderung an der Kühlleistung nahezu beliebig gewählt werden. So können die Vorsprünge bspw. eine kreis-, ellipsen-, raupenförmige Querschnittsfläche aufweisen. Darüber hinaus können die Form und/oder die Größe des Querschnitts der ersten Vorsprünge VS1 je nach deren Position in dem Kühlkanal KK variieren.
  • Der zweite Kühlerteil KT2 weist am Rande eine Einlassöffnung EL und eine Auslassöffnung zum Durchleiten des Kühlmittels in den Kühlkanal KK bzw. aus dem Kühlkanal KK auf.
  • Der Kühler KL weist ferner ein Kühlereinsatzteil KE aus einem Kunststoff auf, das als ein von den beiden Kühlerteilen KT1, KT2 separates, zerstörungsfrei aus dem Kühlkanal KK herausnehmbares Einsatzteil in dem Kühlkanal KK eingesetzt ist und über eine zerstörungsfrei trennbare form-, stoff- oder kraftschlüssige Fügeverbindung, wie z. B. über eine Schnappverbindung, mit dem ersten und/oder dem zweiten Kühlerteil KT1, KT2 mechanisch verbunden.
  • Das Kühlereinsatzteil KE weist eine Oberseite OS2 auf, die der Unterseite US1 des ersten Kühlerteils KT1 zugewandt ist und Vertiefungen VT in Form von Sacklöchern aufweist, in die die zuvor genannten, ersten Vorsprünge VS1 zumindest teilweise hineinragen.
  • Dabei können die Form und/oder die Größe des Querschnitts der jeweiligen Vertiefungen VT der Form bzw. der Größe der jeweiligen korrespondierenden ersten Vorsprünge VS1 angepasst sein. Insb. sind die Vertiefungen VT in der Form, der Größe, speziell der Tiefe, den jeweiligen korrespondierenden ersten Vorsprüngen VS1 derart angepasst, dass sich keine Hohlräume zwischen den jeweiligen ersten Vorsprüngen VS1 einerseits und den jeweiligen korrespondierenden Vertiefungen VT andererseits bilden, die eine Unterströmung der entsprechenden ersten Vorsprünge VS1 durch das Kühlmittel ermöglichen könnten.
  • Das erste Kühlerteil KT1 weist an der Unterseite US1 zweite Vorsprünge VS2 auf, die rippen- oder wandförmig gebildet sind und sich bis zu der Oberseite OS2 des Kühlereinsatzteils KE erstrecken. Alternativ oder analog dazu kann das Kühlereinsatzteil KE rippen- oder wandförmige Vorsprünge aufweisen, die sich bis zu der Unterseite US1 des ersten Kühlerteils KT1 erstrecken. Diese zweiten Vorsprünge bilden Kanalzwischenwände des Kühlkanals KK, wodurch der Kühlkanal in mehrere Kanalabschnitte unterteilt wird, die in der Strömungsrichtung SR des Kühlmittels hintereinander liegen und zusammen bspw. einen U-förmigen Verlauf des Kühlkanals mit einem Hin- und einen Rücklauf oder einen mäanderförmigen Verlauf des Kühlkanals bilden. Diese zweiten Vorsprünge VS2 dienen dazu, die Strömung des Kühlmittels entsprechend der Kühlungsanforderung zu lenken bzw. umzulenken, und erhöhen somit die Kühleffizienz.
  • Darüber hinaus ist die Oberseite OS2 des Kühlereinsatzteils KE uneben ausgeführt und weist somit stellenweise Erhebungen EH auf (siehe 2B, 2C, 2D und 2E), die in Richtung zur Unterseite US1 des ersten Kühlerteils KT1 ragen und somit den Kühlkanal KK im Bereich der Erhöhungen EH verengt. Diese Erhöhungen EH dienen zur stellenweisen Verengung des Kühlkanals KK entsprechend der Kühlungsanforderung, wodurch der Druckverlust und die Strömungsgeschwindigkeit bei dem durch den Kühlkanal fließenden Kühlmittel in entsprechenden Abschnitten des Kühlkanals KK angepasst werden können.
  • An einem Endbereich weist das Kühlereinsatzteil KE eine Aussparung AS auf, die einen Einlass EL oder einen Auslass des Kühlkanals KK zum Ein- bzw. Auslassen des Kühlmittels in den bzw. aus dem Kühlkanal KK bildet.
  • 2A, 2B, 2C, 2D und 2E zeigen jeweils in einer schematischen Vogelperspektivdarstellung ein Kühlereinsatzteil KE eines Kühlers KL gemäß jeweils einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 2A zeigt in einer schematischen Vogelperspektivdarstellung ein Kühlereinsatzteil KE eines Kühlers KL gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Das Kühlereinsatzteil KE ist als ein separates Bauteil aus einem Kunststoff bspw. durch Spritzgießen hergestellt. Das Kühlereinsatzteil KE weist einen Bodenabschnitt BA auf, dessen Oberseite die zuvor beschriebene Oberseite OS2 des Kühlereinsatzteils KE bildet. An der Oberseite des Bodenabschnitts BA weist das Kühlereinsatzteil KE Vertiefungen VT in Form von Sacklöchern auf, die weitgehend über die gesamte Oberfläche verteilt angeordnet sind.
  • Das Kühlereinsatzteil KE weist ferner eine Wandung WD bzw. einen wandförmig gebildeten Seitenabschnitt auf, die bzw. der den Bodenabschnitt BA und somit das Kühlereinsatzteil KE nahezu vollständig kragenförmig umläuft. Die Wandung WD umschließt mit dem Bodenabschnitt BA einen Hohlraum HR, der den Kühlkanal KK des oben beschriebenen Kühlers KL bildet.
  • An einem Eckbereich weist das Kühlereinsatzteil KE eine Aussparung AS auf, wodurch bei dem Bodenabschnitt BA ein Eckstück fehlt und die Wandlung WD in diesem Bereich unterbrochen ist. Diese Aussparung AS bildet einen Einlass EL oder einen Auslass des Kühlkanals KK zum Ein- bzw. Auslassen des Kühlmittels in den bzw. aus dem Hohlraum HR bzw. Kühlkanal KK.
  • 2B zeigt in einer weiteren schematischen Vogelperspektivdarstellung ein Kühlereinsatzteil KE eines Kühlers KL gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Das in 2B dargestellte Kühlereinsatzteil KE unterscheidet sich von dem Kühlereinsatzteil aus 2A lediglich dadurch, dass die Vertiefungen VT auf der Oberseite des Bodenabschnitts BA nicht über die gesamte Fläche der Oberseite verteilt angeordnet sind, sondern lediglich auf einem begrenzten Bereich direkt neben der Aussparung AS gebildet sind.
  • 2C zeigt in einer weiteren schematischen Vogelperspektivdarstellung ein Kühlereinsatzteil KE eines Kühlers KL gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Das in 2C dargestellte Kühlereinsatzteil KE unterscheidet sich von dem Kühlereinsatzteil aus 2A lediglich dadurch, dass dessen Wandung WD nur an zwei gegenüberliegenden Seiten des Bodenabschnitts BA gebildet sind und somit den Hohlraum bzw. den Kühlkanal nur an zwei Seiten umschließt.
  • 2D zeigt in einer weiteren schematischen Vogelperspektivdarstellung ein Kühlereinsatzteil KE eines Kühlers KL gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Das in 2D dargestellte Kühlereinsatzteil KE unterscheidet sich von dem Kühlereinsatzteil aus 2A lediglich dadurch, dass dessen Bodenabschnitt BA Erhebungen EH aufweist, die vom Rest der Oberseite des Bodenabschnitts BA weg in Richtung zum Hohlraum HR und somit in den Kühlkanal hineinragen. Diese Erhebungen EH dienen dazu, den Kühlkanal an entsprechenden Stellen zu verengen und somit den Druckverlust bzw. die Strömungsgeschwindigkeit bei dem durch den Kühlkanal fließenden Kühlmittel anzupassen.
  • 2E zeigt in einer weiteren schematischen Vogelperspektivdarstellung ein Kühlereinsatzteil KE eines Kühlers KL gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Das in 2E dargestellte Kühlereinsatzteil KE unterscheidet sich von dem Kühlereinsatzteil aus 2C lediglich durch die zusätzlichen Erhebungen EH, welche das in 2D dargestellte Kühlereinsatzteil aufweist.

Claims (14)

  1. Kühler (KL) zur Kühlung eines Leistungselektronikmoduls (LM), aufweisend: - ein erstes Kühlerteil (KT1) und ein zweites Kühlerteil (KT2), die zusammen einen Kühlkanal (KK) zum Durchleiten eines Kühlmittels umfänglich umschließen; - wobei das erste Kühlerteil (KT1) eine dem Kühlkanal (KK) zugewandte Unterseite (US1) und eine der Unterseite (US1) abgewandte Oberseite (OS1) zur thermischen Kontaktierung des Leistungselektronikmoduls (LM) aufweist; - wobei das erste Kühlerteil (KT1) an der Unterseite (US1) erste Vorsprünge (VS1) zur Vergrößerung der Oberfläche der Unterseite (US1) aufweist, die in den Kühlkanal (KK) hineinragen; - ein Kühlereinsatzteil (KE), das in dem Kühlkanal (KK) eingesetzt ist und eine der Unterseite (US1) des ersten Kühlerteils (KT1) zugewandte Oberseite (OS2) aufweist, die Vertiefungen (VT) aufweist, in die die ersten Vorsprünge (VS1) zumindest teilweise hineinragen.
  2. Kühler (KL) nach Anspruch 1, wobei das Kühlereinsatzteil (KE) zerstörungsfrei aus dem Kühlkanal (KK) herausnehmbar in dem Kühlkanal (KK) eingesetzt ist.
  3. Kühler (KL) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Kühlerteil (KT1) aus einem Metall oder einer Metalllegierung oder Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, und das Kühlereinsatzteil (KE) aus einem Kunststoff besteht.
  4. Kühler (KL) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vertiefungen (VT) am Kühlereinsatzteil (KE) das Kühlereinsatzteil (KE) nicht hindurchdringen.
  5. Kühler (KL) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Oberseite (OS2) des Kühlereinsatzteils (KE) und/oder die Unterseite (US1) des ersten Kühlerteils (KT1) uneben ausgeführt sind.
  6. Kühler (KL) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei - die Oberseite (OS2) des Kühlereinsatzteils (KE) zumindest eine Erhebung (EH) aufweist, die in Richtung zur Unterseite (US1) des ersten Kühlerteils (KT1) ragt und somit den Kühlkanal (KK) im Bereich der Erhöhung (EH) verengt, und/oder - die Unterseite (US1) des ersten Kühlerteils (KT1) zumindest eine weitere Erhebung aufweist, die in Richtung zur Oberseite (OS2) des Kühlereinsatzteils (KE) ragt und somit den Kühlkanal (KK) im Bereich der Erhöhung (EH) verengt.
  7. Kühler (KL) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei - das Kühlereinsatzteil (KE) eine das Kühlereinsatzteil (KE) zumindest teilweise kragenförmig umlaufende Wandung (WD) zum Abdichten des Kühlkanals (KK) in einem Zwischenraum zwischen dem ersten Kühlerteil (KT1) und dem Kühlereinsatzteil (KE) aufweist, und/oder - das erste Kühlerteil (KT1) eine das erste Kühlerteil (KT1) zumindest teilweise kragenförmig umlaufende Wandung zum Abdichten des Kühlkanals (KK) in dem Zwischenraum zwischen dem ersten Kühlerteil (KT1) und dem Kühlereinsatzteil (KE) aufweist.
  8. Kühler (KL) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kühlereinsatzteil (KE) zumindest eine das Kühlereinsatzteil (KE) hindurchdringende Aussparung (AS) aufweist, die als Einlass oder Auslass zum Ein- oder Auslassen des Kühlmittels in die bzw. aus dem Kühlkanal (KK) zwischen dem ersten Kühlerteil (KT1) und dem Kühlereinsatzteil (KE) bildet.
  9. Kühler (KL) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten Vorsprünge (VS1) stiftförmig gebildet sind.
  10. Kühler (KL) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Kühlerteil (KT1) an der Unterseite (US1) mindestens einen zweiten Vorsprung (VS2) aufweist, der sich bis zu der Oberseite (OS2) des Kühlereinsatzteils (KE) erstreckt und einrichtet ist, die Strömung des Kühlmittels zu unterbrechen oder zu lenken oder umzulenken.
  11. Kühler (KL) nach Anspruch 10, wobei der zweite Vorsprung (VS2) rippen- oder wandförmig gebildet ist.
  12. Kühler (KL) nach Anspruch 10 oder 11, wobei der zweite Vorsprung (VS2) mit mindestens einem ersten Vorsprung (VS1) einstückig gebildet ist.
  13. Kühler (KL) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der zweite Vorsprung (VS2) zwischen zwei benachbarten ersten Vorsprüngen (VS1) angeordnet ist und mit diesen zwei benachbarten ersten Vorsprüngen (VS1) einstückig gebildet ist.
  14. Leistungselektronikvorrichtung (LV), aufweisend: - ein Leistungselektronikmodul (LM); - einen Kühler (KL) nach einem der vorangehenden Ansprüche; - wobei das Leistungselektronikmodul (LM) auf der Oberseite (OS1) des ersten Kühlerteils (KT1) des Kühlers (KL) angeordnet ist und mit dem ersten Kühlerteil (KT1) thermisch kontaktiert ist.
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JP2012069892A (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 Denso Corp 半導体冷却器
CN105308742B (zh) * 2013-11-28 2018-04-03 富士电机株式会社 半导体组件用冷却器的制造方法、半导体组件用冷却器、半导体组件和电驱动车辆
US11644253B2 (en) * 2019-07-30 2023-05-09 Brusa Elektronik Ag Cooler and cooler body
DE102019219777A1 (de) * 2019-12-17 2021-06-17 Vitesco Technologies Germany Gmbh Kühler, leistungselektrische Vorrichtung mit einem Kühler

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