EP4537394A1 - Kühlvorrichtung zur kühlung von einer elektrischen und/oder elektronischen baugruppe - Google Patents

Kühlvorrichtung zur kühlung von einer elektrischen und/oder elektronischen baugruppe

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Publication number
EP4537394A1
EP4537394A1 EP23727610.0A EP23727610A EP4537394A1 EP 4537394 A1 EP4537394 A1 EP 4537394A1 EP 23727610 A EP23727610 A EP 23727610A EP 4537394 A1 EP4537394 A1 EP 4537394A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
turbulator
cooling
base plate
cooling device
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23727610.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Max Florian BECK
Maik Paehrisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4537394A1 publication Critical patent/EP4537394A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/08—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • F28F3/027—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements with openings, e.g. louvered corrugated fins; Assemblies of corrugated strips
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    • H05K7/20254—Cold plates transferring heat from heat source to coolant
    • H—ELECTRICITY
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    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/40—Arrangements for thermal protection or thermal control involving heat exchange by flowing fluids
    • H10W40/47—Arrangements for thermal protection or thermal control involving heat exchange by flowing fluids by flowing liquids, e.g. forced water cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/06—Derivation channels, e.g. bypass

Definitions

  • Cooling device for cooling an electrical and/or electronic device
  • the present invention relates to a cooling device for cooling an electrical and/or electronic assembly and an electronic arrangement.
  • Power modules such as inverter structures or converter structures are used in hybrid vehicles or electric vehicles.
  • inverters are used, which provide phase currents for the electrical machine.
  • the power modules can, for example, comprise a carrier substrate with conductor tracks on which, for example, power semiconductors are arranged, which together with the carrier substrate form an electronics unit.
  • the electronic unit generates heat, which must be dissipated to a cooling device.
  • the electronic unit is thermally connected to the cooling device.
  • turbulators can be provided in the cooling channels, which ensure better heat dissipation from the cooling device to the cooling fluid flowing through the cooling device. The turbulators create turbulent flows and increase the cooling surface.
  • a cooling device for cooling an electrical and/or electronic assembly comprises a cover plate and a base plate, the base plate being designed as a deep-drawn component with a recess, the cover plate and the base plate being arranged in such a way that a cooling channel is formed between the cover plate and the base plate through the recess, the cover plate and the base plate being attached are connected to one another in a contact area outside the recess, wherein the cooling channel can be traversed by a cooling fluid flow along the longitudinal direction, wherein the cooling device further comprises at least one turbulator which is arranged within a turbulator section of the cooling channel. A turbulence region for generating local turbulence in the flow of the cooling fluid and a blocking region for locally blocking the flow of the cooling fluid are formed on the turbulator.
  • the cooling device with the features of the independent claim has a particularly high efficiency with regard to cooling the electrical and/or electronic assembly to be cooled.
  • the blocking area on the turbulator blocks or severely restricts a bypass flow through a bypass area on the edge of the turbulator.
  • the flow of the cooling fluid is thus directed through the heat sink through the turbulence region of the turbulator.
  • the turbulence region of the turbulator is arranged, for example, below the electrical and/or electronic assembly to be cooled.
  • the turbulence area of the turbulator is designed in such a way that the cooling fluid flowing through the turbulence area of the turbulator is swirled there.
  • the blocking area of the turbulator blocks the flow next to the turbulence area so that the cooling fluid cannot flow past the turbulator there.
  • the cooling fluid can only flow through the turbulence area of the turbulator and not past it.
  • the blocking region projects from an edge of the turbulence region into a bypass region of the cooling channel between the base plate and the cover plate.
  • the base plate runs towards the cover plate towards the contact area, so that the cooling channel is tapered in this direction.
  • the blocking area projects into this tapered area so that it is at least partially closed by the blocking area.
  • the blocking region of the turbulator extends from the turbulence region of the turbulator to the contact region between the cover plate and the base plate.
  • the area between the turbulence area and the contact area is therefore closed and the cooling fluid cannot flow past the turbulence area of the turbulator.
  • the cooling fluid thus flows through the cooling channel exclusively in the turbulence region of the turbulator. This means that no flow through the cooling fluid is lost at the edges of the cooling channel.
  • the electrical and/or electronic assembly to be cooled can be cooled particularly effectively.
  • the turbulator is formed from a bent sheet metal, the sheet metal being bent in such a way that the blocking area is directed flatly against the longitudinal direction.
  • a turbulator can advantageously be produced simply and inexpensively.
  • the same sheet metal or a similar sheet metal can be used for the base plate, the cover plate and the turbulator.
  • the turbulence area and the blocking area of the turbulator can then be formed in the turbulator, for example by cutting and forming the sheet metal, for example by punching and bending.
  • the blocking region of the turbulator extends at least partially flat in a plane perpendicular to the longitudinal direction. This means that the flow at the edge of the cooling channel is blocked particularly well. The flow hits the blocking area at the edge of the cooling channel, for example perpendicularly, and is thus blocked by it.
  • the blocking region of the turbulator has a shape adapted to a geometry of the base plate, in particular at an edge of the recess. The blocking area can be on the base plate up to the contact area and is connected to the base plate, for example, up to the contact area. A flow of the cooling fluid next to the turbulence region of the turbulator can thus advantageously be blocked well.
  • the blocking area extends flatly from the turbulence area to the contact area between the cover plate and the base plate.
  • cooling fluid flowing out of the turbulator area towards the contact area can be blocked at various points. For example, if a flow of cooling liquid forms again in the flow direction behind a blocking area due to coolant flowing out of the turbulator area, this can be blocked by the next blocking area of the turbulator.
  • the blocking areas are formed on opposite edges of the turbulence area.
  • the bypasses can be closed in the contact area on both sides of the cooling channel.
  • the cooling device can be comprised by an electronics arrangement, wherein the electronics arrangement further comprises at least one electrical and/or electronic assembly to be cooled, the electronic component being arranged on the cover plate or on the base plate.
  • FIG. 1 shows a cross section through an exemplary embodiment of an electronics arrangement with a cooling device
  • Figure 2 shows a section of the base plate and the turbulator of the cooling device from Figure 1,
  • Figure 3 shows a section of the base plate and the turbulator of the cooling device from Figure 1.
  • Figure 1 shows a sectional view through an exemplary embodiment of an electronics arrangement 50.
  • the electronics arrangement 50 comprises a cooling device 1 and an electrical and/or electronic assembly on the cooling device 1.
  • Figure 2 and Figure 3 show representations of the base plate 4 and the turbulator 6 of the cooling device 1 without the cover plate 3 for better clarity.
  • the cooling device 1 is intended for cooling the electrical and/or electronic assembly 2, for example a power circuit. These can be, for example, power circuits, such as inverter structures or converter structures, of hybrid vehicles or electric vehicles.
  • the electrical and/or electronic assembly 2 can, for example, be designed as a power module and, for example, comprise a carrier substrate with conductor tracks on which, for example, power semiconductors are arranged, which together with the carrier substrate form an electronics unit.
  • heat is generated by the electrical and/or electronic assembly 2, which must be dissipated to a cooling device 1.
  • the electrical and/or electronic assembly 2 is arranged on the cooling device 1, for example on a support surface of a cover plate 3 or a base plate 4.
  • One or more layers for fastening and thermally connecting the electrical and/or electronic assembly 2 to the heat sink 1 can be arranged between the cooling device 1 and the electrical and/or electronic assembly 2.
  • the electrical and/or electronic assembly 2 can, for example, on the electrical and/or electronic assembly
  • a copper coating may be provided.
  • several electrical and/or electronic assemblies 2 can be arranged on the cooling device 1, for example next to one another, on the cover plate 3 of the cooling device 1.
  • Each of the electrical and/or electronic assemblies 2 is thermally connected to the cooling device 1 and attached to it.
  • the base plate 4 and the cover plate 3 form outer walls of the cooling device 1.
  • the base plate 4 forms an underside of the cooling device 1.
  • the base plate 4 and the cover plate 3 forms a top side of the cooling device 1.
  • the base plate 4 and the cover plate 3 can be made, for example, of a material with high thermal conductivity, for example of a metal, for example aluminum.
  • the base plate 4 and the cover plate 3 are formed from metal sheets.
  • the base plate 4 and the cover plate 3 can, for example, have the same thickness.
  • the base plate 4 and the cover plate 3 can also have different thicknesses.
  • a recess 40 is formed in the base plate 4.
  • the base plate 4 is therefore essentially trough-shaped.
  • the cover plate 3 is arranged on the base plate 4 in such a way that the recess 40 in the base plate 4 is covered by the cover plate 3.
  • the base plate 4 and the cover plate 3 are arranged together in such a way that a cooling channel 5 is formed between the base plate 4 and the cover plate 3 through the recess 40.
  • the cooling channel 5 runs between the base plate 4 and the cover plate 3.
  • the base plate 4 and the cover plate 3 form walls delimiting the cooling channel 5.
  • the base plate 4 is designed as a deep-drawn part.
  • An edge 41 of the base plate 4, which is formed, for example, in a plane, is connected to an edge 31 of the cover plate 3.
  • the area in which the base plate 4 is connected to the cover plate 3 is referred to as the contact area 8.
  • the edge 41 of the base plate 4 runs around the recess 40 in the base plate 4.
  • the edge 41 of the base plate 4 rests, for example, directly or with an intermediate layer on the edge 31 of the cover plate 3.
  • the edge 41 of the base plate 4 is firmly connected to the edge 31 of the cover plate 3, especially soldered.
  • the edge 41 of the base plate 4 can be connected, in particular soldered, to the edge 31 of the cover plate 3 directly or with the interposition of one or more intermediate layers or intermediate elements.
  • the edge 41 of the base plate 4 is connected to the edge 31 of the cover plate 3, for example by means of a brazing process.
  • the edge 41 of the base plate 4 is connected to the edge 31 of the cover plate 3 all the way around, in particular soldered.
  • the base plate 4 is spaced apart from the cover plate 3, so that a flow-through cavity is formed between the base plate 4 by the cover plate 3, in which the cooling channel 5 runs.
  • the edge 41 of the base plate 40 can extend flatly in a first plane.
  • a sheet metal section 42 of the base plate 40 which forms, for example, a bottom of the recess 40, can extend in a second plane, which in particular runs parallel to the first plane.
  • the edge 41 of the base plate 40 and the plate section 42 of the base plate 4 are each arranged flat and parallel to one another.
  • the cover plate 3 can, for example, be designed flat or as a deep-drawn part.
  • the depression 40 and thus the cooling channel 5 can be elongated with respect to the base plate 4, in particular at least in sections with a rectangular shape.
  • the cooling channel 5 extends at least in sections along a longitudinal direction 11.
  • the cooling channel 5 preferably has an elongated region, in particular with a rectangular geometry, which extends along the longitudinal direction 11, which is defined in particular by a straight line is, extends.
  • an intermediate plate can also be arranged between the cover plate 3 and the base plate 4.
  • such an intermediate plate can provide an additional distance to an upper side of the base plate 4 in order to adjust a height of the cooling channel 5.
  • the cover plate 3 and the first plate section 41 of the base plate 4 can also rest directly against one another.
  • the cooling device 1 includes an inlet opening, not shown in the figures, via which a cooling fluid can be supplied to the cooling channel 5 in the cooling device 1.
  • the cooling device 1 includes a drain opening through which the cooling fluid can flow out of the cooling channel 5 and the cooling device 1.
  • the cooling fluid can be, for example, water.
  • the inlet opening and/or the outlet opening can be formed, for example, by openings in the recess 40 of the base plate 4.
  • the openings can, for example, be openings in the base plate 4.
  • an inlet connection can also be arranged or formed at the inlet opening.
  • a drain connection can be arranged or formed at the drain opening.
  • a cooling fluid flow of a cooling fluid can flow through the cooling channel 5 from the inlet opening to the outlet opening.
  • a cooling fluid can flow into the cooling channel 5 through the inlet opening of the cooling device 1 and flow out of the cooling channel 5 of the cooling device 1 through the outlet opening of the cooling device 1.
  • the cooling channel 5 is designed to carry cooling fluid through the cooling device 1.
  • the cooling channel 5 in the cooling device 1 extends in the cooling device 1 from the inlet opening to the outlet opening.
  • a cooling fluid flow of a cooling fluid can flow through the cooling channel 5 along the longitudinal direction 11 from the inlet opening to the outlet opening.
  • the cooling device 1 further comprises at least one turbulator 6.
  • the turbulator 6 is arranged within the cooling channel 5.
  • the turbulator 6 is arranged in a turbulator section 56 of the cooling channel 5 which extends along the longitudinal direction 11.
  • the turbulator 6 is arranged between the cover plate 3 and the base plate 4.
  • the turbulator 6 can extend from the cover plate 3 to the base plate 4 completely through the cooling channel 5.
  • the turbulator 6 is in indirect and/or direct heat-conducting contact with the cover plate 3 and the base plate 4.
  • the turbulator 6 is attached to the cover plate 3 and/or to the base plate 4, for example by means of a brazing process.
  • the turbulator 6 is flowed through by cooling fluid in the longitudinal direction 11 parallel to the, for example, flat cover plate 3 and/or to the, for example, flat plate section 42 of the base plate 4.
  • the turbulator 6 has a surface-enlarging, flow-guiding and heat-transferring structure, particularly in a turbulence region 61 of the turbulator 6.
  • the Turbulator 6 is for example made of a good heat-conducting metal, for example aluminum.
  • the turbulator 6 can also have a coating, for example.
  • the turbulator 6 can be designed, for example, as a structured sheet metal.
  • the turbulator 6 In order to achieve the highest possible cooling efficiency, as large a part as possible of the flow cross section of the cooling channel 5 between the base plate 4 and the cover plate 3 is filled by the turbulator 6.
  • the turbulator 6, for example, extends essentially plane-parallel to the cover plate 3 and/or to, for example, flat sheet metal section 43 of the base plate 4.
  • the turbulence region 61 of the turbulator 6, for example, has essentially the same surface area as the support surface on the cover plate 3, on which the electrical and / or electronic assembly 2 is arranged.
  • the turbulator 6 has a turbulence area 61 and at least one blocking area 62.
  • the turbulator 6 is formed in one piece, with the turbulence region 61 and the blocking region 62 designating regions of the integrally formed turbulator 6.
  • the turbulator 6 with the turbulence area 61 and the blocking area 62 are made of sheet metal.
  • the turbulence region 61 of the turbulator 6 is intended to generate turbulent flow in the cooling fluid.
  • the turbulence region 61 is structured to generate turbulent flow in the cooling fluid.
  • the turbulence sections serve to swirl the cooling fluid flowing through the cooling channel 5. This allows the heat to be dissipated particularly effectively.
  • the turbulence sections can, for example, be designed in a wave-like or jagged manner or as periodically recurring elevations and/or depressions in the turbulator.
  • the turbulence sections in the turbulence region 61 of the turbulator 6 can be formed, for example, by cutting and forming, for example punching and bending, the sheet metal from which the turbulator 6 is made.
  • As large a part as possible of the flow cross section of the cooling channel 5 is covered by the turbulator 6. Since the base plate 4 is a deep-drawn component, a demolding slope and radii on the edge of the recess 40 are required for the demolding process during deep-drawing.
  • the turbulence area 61 of the turbulator 6 is arranged below the electrical and/or electronic assembly 2.
  • bypass areas 55 At the edge of the cooling channel 5 there are bypass areas 55 on the side next to the turbulence area 61 of the turbulator 6 and between the turbulence area 61 of the turbulator 6, the base plate 4 and the cover plate 3.
  • the bypass areas 55 lie in the plane of the support surface for the electrical and/or electronic assembly 2, viewed next to the electrical and/or electronic assembly 2.
  • the cooling channel 5 In the bypass area 55, the cooling channel 5 is tapered. In the bypass areas 55 there is no turbulence of the cooling fluid flow.
  • blocking areas 62 are formed on the turbulator 6.
  • the blocking areas 62 are arranged on the edge of the turbulator 6 next to the turbulence area 61 in the bypass area 55.
  • the blocking areas 62 are arranged next to the turbulence area 61 of the turbulator 6 with respect to the longitudinal direction 11 of the cooling channel 5.
  • the blocking areas 62 extend from the turbulence area 61 into the bypass area 55.
  • the blocking areas 62 extend from the turbulence area 61 to the contact area 8, in which the cover plate 4 and the base plate 3 are contacted.
  • the blocking areas 62 have a geometry that is adapted to a demolding geometry of the deep-drawn floor panel 4.
  • the blocking areas 62 have a shape adapted to the demolding geometry of the base plate 4, such that the blocking areas 62 can block as large a part as possible of a flow cross section in the bypass area 55.
  • the bypass area 55 is essentially completely blocked by the blocking areas 62.
  • the cooling fluid flow must essentially completely pass through the turbulence region 61 of the turbulator 6 when flowing through the cooling channel 5. This makes one special Effective utilization of the cooling potential of the cooling fluid flow is achieved and the electrical and/or electronic assembly 2 can be optimally cooled.
  • the blocking areas 62 extend flatly perpendicular to, for example, flat cover plate 3.
  • the blocking areas 62 extend flatly perpendicular to, for example flatly formed, sheet metal section 42.
  • the blocking areas 62 are therefore flat against the flow of the cooling fluid in the cooling channel 5.
  • the Blocking areas 62 extend flatly, for example perpendicular to the longitudinal direction 11. As a result, the cross section of the bypass area 55 available for flow is significantly reduced or completely filled.
  • the blocking areas 62 are made of the same sheet metal as the turbulence area 61.
  • the sheet metal is bent out of a plane parallel to the cover plate 3 and/or to the flat sheet metal section 42, so that it extends flatly in the blocking areas 62, for example perpendicularly or obliquely to the plane.
  • the sheet metal can be punched at the blocking areas 62 in such a way that it is adapted in the bypass area 55 to the geometry of the bottom plate 4 tapering towards the cover plate 3.
  • the sheet metal can be punched in such a way that it rests against the cover plate 3 and the base plate 4 in the bypass area 55 and/or can be connected to them. This is shown in Figures 2 and 3.

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Abstract

Für eine Kühlvorrichtung zur Kühlung einer elektrischen und/oder elektronischen Baugruppe (2), umfassend ein Deckblech (3) und ein Bodenblech (4), wobei das Bodenblech (4) als Tiefziehbauteil mit einer Vertiefung (40) ausgebildet ist, wobei das Deckblech (3) und das Bodenblech (4) derart angeordnet sind, dass durch die Vertiefung (40) ein Kühlkanal (5) zwischen Deckblech (3) und Bodenblech (4) gebildet ist, wobei das Deckblech (3) und das Bodenblech (4) an einem Kontaktbereich (8) außerhalb der Vertiefung (40) miteinander verbunden sind, wobei der Kühlkanal (5) entlang der Längsrichtung (11) von einer Kühlfluid-Strömung eines Kühlfluids durchströmbar ist, wobei die Kühlvorrichtung (1) weiterhin wenigstens einen Turbulator (6) umfasst, der innerhalb eines Turbulator-Abschnitts (56) des Kühlkanals (5) angeordnet ist, wird vorgeschlagen, dass an dem Turbulator (6) ein Turbulenzbereich (61) zum Erzeugen von lokalen Turbulenzen in der Strömung des Kühlfluids und ein Blockierbereich (62) zum lokalen Blockieren der Strömung des Kühlfluids ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Kühlvorrichtung zur Kühlung von einer elektrischen und/oder elektronischen
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zur Kühlung einer elektrischen und/oder elektronischen Baugruppe sowie eine Elektronikanordnung.
In Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen werden Leistungsmodule, wie Inverterstrukturen oder Konverterstrukturen, eingesetzt. Beispielsweise werden zum Betreiben einer elektrischen Maschine Inverter verwendet, die Phasenströme für die elektrische Maschine bereitstellen. Die Leistungsmodule können beispielsweise ein Trägersubstrat mit Leiterbahnen umfassen, auf dem beispielsweise Leistungshalbleiter angeordnet sind, die zusammen mit dem Trägersubstrat eine Elektronikeinheit bilden. Im Betrieb wird von der Elektronikeinheit Wärme erzeugt, die an eine Kühlvorrichtung abgeleitet werden muss. Dazu wird die Elektronikeinheit thermisch an der Kühlvorrichtung angebunden. Es ist bekannt Kühlvorrichtungen mit Kühlkanälen zu versehen, in denen ein Kühlfluid fließen kann, das die Wärme aus dem Kühlkörper ableitet. In den Kühlkanälen können sogenannte Turbulatoren vorgesehen sein, die für bessere Wärmeableitung von der Kühlvorrichtung an das durch die Kühlvorrichtung fließende Kühlfluid sorgen. Durch die Turbulatoren werden turbulente Strömungen erzeugt und die Kühloberfläche vergrößert.
Offenbarung der Erfindung Erfindungsgemäß wird eine Kühlvorrichtung zur Kühlung einer elektrischen und/oder elektronischen Baugruppe vorgeschlagen. Die Kühlvorrichtung umfasst ein Deckblech und ein Bodenblech, wobei das Bodenblech als Tiefziehbauteil mit einer Vertiefung ausgebildet ist, wobei das Deckblech und das Bodenblech derart angeordnet sind, dass durch die Vertiefung ein Kühlkanal zwischen Deckblech und Bodenblech gebildet ist, wobei das Deckblech und das Bodenblech an einem Kontaktbereich außerhalb der Vertiefung miteinander verbunden sind, wobei der Kühlkanal entlang der Längsrichtung von einer Kühlfluid-Strömung eines Kühlfluids durchströmbar ist, wobei die Kühlvorrichtung weiterhin wenigstens einen Turbulator umfasst, der innerhalb eines Turbulator-Abschnitts des Kühlkanals angeordnet ist. An dem Turbulator ist ein Turbulenzbereich zum Erzeugen von lokalen Turbulenzen in der Strömung des Kühlfluids und ein Blockierbereich zum lokalen Blockieren der Strömung des Kühlfluids ausgebildet.
Vorteile der Erfindung
Gegenüber dem Stand der Technik weist die Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs eine besonders hohe Effizienz hinsichtlich der Kühlung der zu kühlenden elektrischen und/oder elektronischen Baugruppe auf. Durch den Blockierbereich am Turbulator wird eine Bypass-Strömung durch einen Bypass-Bereich am Rand des Turbulators blockiert oder stark eingeschränkt. Somit wird die Strömung des Kühlfluids durch den Kühlkörper durch den Turbulenzbereich des Turbulators geleitet. Der Turbulenzbereich des Turbulators ist beispielsweise unterhalb der zu kühlenden elektrische und/oder elektronische Baugruppe angeordnet. Der Turbulenzbereich der Turbulators ist derart ausgebildet, dass das durch den Turbulenzbereich des Turbulators fließende Kühlfluid dort verwirbelt wird. Der Blockierbereich des Turbulators hingegen blockiert die Strömung neben dem Turbulenzbereich, so dass dort das Kühlfluid nicht an dem Turbulator vorbeifließen kann. Das Kühlfluid kann beim Durchfließen des Kühlkanals somit nur durch den Turbulenzbereich des Turbulators fließen und nicht an diesem vorbei.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht. Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Blockierbereich von einem Rand des Turbulenzbereichs in einen Bypass-Bereich des Kühlkanals zwischen dem Bodenblech und dem Deckblech hineinragt. Am Rand der Vertiefung läuft das Bodenblech auf das Deckblech zum Kontaktbereich hin zu, so dass der Kühlkanal in diese Richtung verjüngt ist. Der Blockierbereich ragt in diesen verjüngten Bereich hinein, so dass dieser zumindest teilweise durch den Blockierbereich verschlossen ist.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass sich der Blockierbereich des Turbulators von dem Turbulenzbereich des Turbulators zum Kontaktbereich zwischen Deckblech und Bodenblech hin erstreckt. Somit wird der Bereich zwischen dem Turbulenzbereich und dem Kontaktbereich verschlossen und das Kühlfluid kann nicht an dem Turbulenzbereich des Turbulators vorbeifließen. Somit fließt das Kühlfluid ausschließlich in dem Turbulenzbereich des Turbulators durch den Kühlkanal. Somit geht an den Rändern des Kühlkanals keine Strömung durch das Kühlfluid verloren. Die zu kühlende elektrische und/oder elektronische Baugruppe kann besonders effektiv gekühlt werden.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Turbulator aus einem gebogenen Blech ausgebildet ist, wobei das Blech derart gebogen ist, dass der Blockierbereich flächig gegen die Längsrichtung gerichtet ist. Ein derartiger Turbulator kann vorteilhaft einfach und kostengünstig hergestellt werden. Beispielsweise kann für das Bodenblech, das Deckblech und den Turbulator das gleiche Blech oder ein ähnliches Blech verwendet werden. Der Turbulenzbereich und der Blockierbereich des Turbulators können dann beispielsweise durch Schneiden und umformen des Blechs, beispielsweise durch Stanzen und Biegen, in dem Turbulator geformt sein.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass sich der Blockierbereich des Turbulators wenigstens teilweise flächig in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung erstreckt. So wird die Strömung am Rand des Kühlkanals besonders gut blockiert. Die Strömung trifft am Rand des Kühlkanals somit beispielsweise senkrecht auf den Blockierbereich und wird von diesem somit blockiert. Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Blockierbereich des Turbulators eine an eine Geometrie des Bodenblechs, insbesondere an einem Rand der Vertiefung, angepasste Form aufweist. So kann der Blockierbereich an dem Bodenblech bis hin zum Kontaktbereich an und ist beispielsweise bis zum Kontaktbereich mit dem Bodenblech verbunden. Somit kann eine Strömung des Kühlfluids neben dem Turbulenzbereich des Turbulators vorteilhaft gut blockiert werden.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass sich der Blockierbereich flächig von dem Turbulenzbereich bis zum Kontaktbereich zwischen dem Deckblech und dem Bodenblech erstreckt.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass an dem Turbulator mehrere, insbesondere gleichartig ausgebildete, Blockierbereiche ausgebildet sind. So kann aus dem Turbulatorbereich heraus in Richtung Kontaktbereich fließendes Kühlfluid an verschiedenen Stellen blockiert werden. Bildet sich beispielsweise in Fließrichtung hinter einem Blockierbereich durch aus dem Turbulatorbereich herausfließende Kühlflüssigkeit wieder ein Strom aus Kühlflüssigkeit kann diese vom nächsten Blockierbereich des Turbulators blockiert werden.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Blockierbereiche an gegenüberliegenden Rändern des Turbulenzbereichs ausgebildet sind. So können auf beiden Seiten des Kühlkanals im Kontaktbereich die Bypässe verschlossen sein.
Weiterhin kann die Kühlvorrichtung von einer Elektronikanordnung umfasst sein, wobei die Elektronikanordnung weiterhin mindestens eine zu kühlende elektrische und/oder elektronische Baugruppe umfasst, wobei das elektronische Bauteil an dem Deckblech oder an dem Bodenblech angeordnet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Elektronikanordnung mit einer Kühlvorrichtung,
Figur 2 einen Ausschnitt des Bodenblechs und des Turbulators der Kühlvorrichtung aus Fig. 1,
Figur 3 einen Ausschnitt des Bodenblechs und des Turbulators der Kühlvorrichtung aus Fig. 1.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel einer Elektronikanordnung 50. Die Elektronikanordnung 50 umfasst eine Kühlvorrichtung 1 und eine auf der Kühlvorrichtung 1 elektrische und/oder elektronische Baugruppe. Figur 2 und Figur 3 zeigen Darstellungen des Bodenblechs 4 und des Turbulators 6 der Kühlvorrichtung 1 zur besseren Anschaulichkeit ohne das Deckblech 3.
Die Kühlvorrichtung 1 ist zur Kühlung der elektrischen und/oder elektronischen Baugruppe 2, beispielsweise einer Leistungsschaltung, vorgesehen. Dabei kann es sich beispielsweise um Leistungsschaltungen, wie Inverterstrukturen oder Konverterstrukturen, von Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen handeln. Die elektrische und/oder elektronische Baugruppe 2 kann beispielsweise als Leistungsmodul ausgebildet sein und beispielsweise ein Trägersubstrat mit Leiterbahnen umfassen, auf dem beispielsweise Leistungshalbleiter angeordnet sind, die zusammen mit dem Trägersubstrat eine Elektronikeinheit bilden. Im Betrieb wird von der elektrischen und/oder elektronischen Baugruppe 2 Wärme erzeugt, die an eine Kühlvorrichtung 1 abgeleitet werden muss. Dazu ist die elektrische und/oder elektronische Baugruppe 2 auf der Kühlvorrichtung 1, beispielsweise auf einer Auflagefläche eines Deckblechs 3 oder eines Bodenblechs 4 angeordnet. Zwischen der Kühlvorrichtung 1 und der elektrischen und/oder elektronischen Baugruppe 2 können eine oder mehrere Schichten zur Befestigung und thermischen Anbindung der elektrischen und/oder elektronischen Baugruppe 2 auf dem Kühlkörper 1 angeordnet sein. Beispielsweise kann auf der der elektrischen und/oder elektronischen Baugruppe
2 zugewandten Auflagefläche des Deckblechs 3 eine Kupferbeschichtung vorgesehen sein. Wie in den dargestellten Ausführungsbeispielen können auf der Kühlvorrichtung 1 mehrere elektrische und/oder elektronische Baugruppen 2, beispielweise nebeneinander, an der dem Deckblech 3 der Kühlvorrichtung 1 angeordnet sein. So ist jede der elektrischen und/oder elektronischen Baugruppen 2 thermisch an der Kühlvorrichtung 1 angebunden und an dieser befestigt.
Das Bodenblech 4 und das Deckblech 3 bilden Außenwände der Kühlvorrichtung 1. Das Bodenblech 4 bildet eine Unterseite der Kühlvorrichtung 1. Das Deckblech
3 bildet eine Oberseite der Kühlvorrichtung 1. Das Bodenblech 4 und das Deckblech 3 können beispielsweise aus einem Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit, beispielsweise aus einem Metall, beispielsweise aus Aluminium, ausgebildet sein. Das Bodenblech 4 und das Deckblech 3 sind aus Blechen geformt. Das Bodenblech 4 und/oder das Deckblech 3 weisen beispielsweise jeweils eine konstante Dicke auf. Das Bodenblech 4 und das Deckblech 3 können beispielsweise die gleiche Dicke aufweisen. Das Bodenblech 4 und das Deckblech 3 können aber auch unterschiedliche Dicken aufweisen.
In dem Bodenblech 4 ist eine Vertiefung 40 ausgebildet. Das Bodenblech 4 ist somit im Wesentlichen wannenförmig ausgebildet. Das Deckblech 3 ist derart an dem Bodenblech 4 angeordnet, dass die Vertiefung 40 in dem Bodenblech 4 von dem Deckblech 3 abgedeckt ist. Das Bodenblech 4 und das Deckblech 3 sind so aneinander angeordnet, dass durch die Vertiefung 40 ein Kühlkanal 5 zwischen dem Bodenblech 4 und dem Deckblech 3 gebildet ist. Der Kühlkanal 5 verläuft zwischen dem Bodenblech 4 und dem Deckblech 3. Das Bodenblech 4 und das Deckblech 3 bilden den Kühlkanal 5 begrenzende Wände. Das Bodenblech 4 ist als Tiefziehteil ausgebildet. Ein Rand 41 des Bodenblechs 4, der beispielsweise in einer Ebene ausgebildet ist, ist mit einem Rand 31 des Deckblechs 3 verbunden. Der Bereich, in dem das Bodenblech 4 mit dem Deckblech 3 verbunden ist, wird als Kontaktbereich 8 bezeichnet. Der Rand 41 des Bodenblechs 4 umläuft die Vertiefung 40 in dem Bodenblech 4 umlaufend. Der Rand 41 des Bodenblechs 4 liegt beispielsweise direkt oder unter Zwischenlage einer Zwischenschicht auf dem Rand 31 des Deckblechs 3 auf. Der Rand 41 des Bodenblechs 4 ist fest mit dem Rand 31 des Deckblechs 3 verbunden, insbesondere verlötet. Der Rand 41 des Bodenblechs 4 kann direkt oder unter Zwischenlage von einer oder mehreren Zwischenschichten oder Zwischenelementen mit dem Rand 31 des Deckblechs 3 verbunden, insbesondere verlötet, sein. Der Rand 41 des Bodenblechs 4 ist mit dem Rand 31 des Deckblechs 3 beispielsweise mittels eines Hartlötverfahrens verbunden. Der Rand 41 des Bodenblechs 4 ist mit dem Rand 31 des Deckblechs 3 vollständig umlaufend verbunden, insbesondere verlötet.
Im Bereich der Vertiefung 40 ist das Bodenblech 4 von dem Deckblech 3 beabstandet, so dass zwischen dem Bodenblech 4 von dem Deckblech 3 ein durchströmbarer Hohlraum gebildet ist, in dem der Kühlkanal 5 verläuft. Dabei kann sich, wie in diesem Ausführungsbeispiel, der Rand 41 des Bodenblechs 40 flächig in einer ersten Ebene erstrecken. Weiterhin kann sich ein Blechabschnitt 42 des Bodenblechs 40, der beispielsweise einen Boden der Vertiefung 40 bildet, sich eben in einer zweiten Ebene erstrecken, die insbesondere parallel zur ersten Ebene verläuft. Somit sind der Rand 41 des Bodenblechs 40 und der Blechabschnitt 42 des Bodenblechs 4 jeweils eben und parallel zueinander angeordnet. Das Deckblech 3 kann beispielsweise eben oder auch als Tiefziehteil ausgebildet sein. Die Vertiefung 40 und damit der Kühlkanal 5 kann bezüglich des Bodenblechs 4 länglich, insbesondere zumindest abschnittsweise mit einer rechteckigen Form, ausgebildet sein. Der Kühlkanal 5 erstreckt sich zumindest abschnittsweise entlang einer Längsrichtung 11. Vorzugsweise weist der Kühlkanal 5 bei Betrachtung auf eine Blechebene des Deckblechs 3 einen länglichen Bereich, insbesondere mit rechteckiger Geometrie, auf, der sich entlang der Längsrichtung 11 , welche insbesondere durch eine gerade Linie definiert ist, erstreckt.
Zwischen Deckblech 3 und Bodenblech 4 kann beispielsweise auch ein Zwischenblech angeordnet sein. Beispielsweise kann durch solch ein Zwischenblech ein zusätzlicher Abstand zu einer Oberseite des Bodenblechs 4 bereitgestellt werden, um eine Höhe des Kühlkanals 5 anzupassen. Alternativ können, wie in dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel, da Deckblech 3 und der erste Blechabschnitt 41 des Bodenblechs 4 auch unmittelbar aneinander anliegen. Weiterhin umfasst die Kühlvorrichtung 1 eine in den Figuren nicht dargestellte Zulauföffnung, über die ein Kühlfluid dem Kühlkanal 5 in der Kühlvorrichtung 1 zugeführt werden kann. Weiterhin umfasst die Kühlvorrichtung 1 eine Ablauföffnung, über die das Kühlfluid aus dem Kühlkanal 5 und der Kühlvorrichtung 1 herausfließen kann. Das Kühlfluid kann beispielsweise Wasser sein. Die Zulauföffnung und/oder die Ablauföffnung können beispielsweise durch Öffnungen in der Vertiefung 40 des Bodenblechs 4 gebildet sein. Die Öffnungen können beispielsweise Durchbrüche in dem Bodenblech 4 sein. An der Zulauföffnung kann beispielsweise auch ein Zulaufstutzen angeordnet oder ausgebildet sein. Genauso kann an der Ablauföffnung ein Ablaufstutzen angeordnet oder ausgebildet sein. Der Kühlkanal 5 ist von der Zulauföffnung zur Ablauföffnung von einer Kühlfluid-Strömung eines Kühlfluids durchströmbar. Ein Kühlfluid kann durch die Zulauföffnung der Kühlvorrichtung 1 in den Kühlkanal 5 fließen und durch die Ablauföffnung der Kühlvorrichtung 1 wieder aus dem Kühlkanal 5 der Kühlvorrichtung 1 herausfließen. Der Kühlkanal 5 ist zur Durchführung von Kühlfluid durch die Kühlvorrichtung 1 ausgebildet. Der Kühlkanal 5 in der Kühlvorrichtung 1 erstreckt sich in der Kühlvorrichtung 1 von der Zulauföffnung zu der Ablauföffnung. Der Kühlkanal 5 ist entlang der Längsrichtung 11 von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung von einer Kühlfluid- Strömung eines Kühlfluids durchströmbar.
Die Kühlvorrichtung 1 umfasst weiterhin wenigstens einen Turbulator 6. Der Turbulator 6 ist innerhalb des Kühlkanals 5 angeordnet. Der Turbulator 6 ist in einem sich entlang der Längsrichtung 11 erstreckenden Turbulator-Abschnitt 56 des Kühlkanals 5 angeordnet. Der Turbulator 6 ist zwischen dem Deckblech 3 und dem Bodenblech 4 angeordnet. Der Turbulator 6 kann sich von dem Deckblech 3 zu dem Bodenblech 4 vollständig durch den Kühlkanal 5 erstrecken. Insbesondere steht der Turbulator 6 mit dem Deckblech 3 und dem Bodenblech 4 in mittelbarem und/oder unmittelbaren wärmeleitenden Kontakt. Der Turbulator 6 ist beispielsweise mittels eines Hartlötverfahrens an dem Deckblech 3 und/oder an dem Bodenblech 4 befestigt. Der Turbulator 6 wird parallel zum beispielsweise eben ausgebildeten Deckblech 3 und/oder zu dem beispielsweise eben ausbildeten Blechabschnitt 42 des Bodenblechs 4 in der Längsrichtung 11 von Kühlfluid durchflossen. Der Turbulator 6 weist, insbesondere in einem Turbulenzbereich 61 des Turbulators 6 eine oberflächenvergrößernde, strömungsführende und wärmeübertragende Struktur auf. Der Turbulator 6 ist beispielsweise aus einem gut wärmeleitenden Metall, beispielsweise aus Aluminium ausgebildet. Der Turbulator 6 kann beispielsweise auch eine Beschichtung aufweisen. Der Turbulator 6 kann beispielsweise als strukturiertes Blech ausgebildet sein. Um eine möglichst hohe Effizienz der Kühlung zu erzielen, wird ein möglichst großer Teil des Strömungsquerschnitts des Kühlkanals 5 zwischen dem Bodenblech 4 und dem Deckblech 3 von dem Turbulator 6 ausgefüllt. Der Turbulator 6 erstreckt sich beispielsweise im Wesentlichen planparallel zum Deckblech 3 und/oder zum beispielsweise eben ausgebildeten Blechabschnitt 43 des Bodenblechs 4. Der Turbulenzbereich 61 des Turbulators 6 weist beispielsweise im Wesentlichen die gleiche Flächenausdehnung auf wie die Auflagefläche an dem Deckblech 3, auf der die elektrischen und/oder elektronischen Baugruppe 2 angeordnet ist.
Der Turbulator 6 weist eine Turbulenzbereich 61 und wenigstens einen Blockierbereich 62 auf. Der Turbulator 6 ist einstückig ausgebildet, wobei der Turbulenzbereich 61 und der Blockierbereich 62 Bereiche des einstückig ausgebildeten Turbulators 6 bezeichnen. Der Turbulator 6 mit dem Turbulenzbereich 61 und dem Blockierbereich 62 sind aus einem Blech gefertigt.
Der Turbulenzbereich 61 des Turbulators 6 ist zur Erzeugung turbulenter Strömung in dem Kühlfluid vorgesehen. Der Turbulenzbereich 61 ist zur Erzeugung von turbulenter Strömung in dem Kühlfluid strukturiert. An dem Turbulator 6 sind in dem Turbulenzbereich 61 des Turbulators 6 beispielsweise eine Vielzahl an Turbulenzabschnitten, welche in einem Winkel zur Strömungsrichtung, insbesondere zur Längsrichtung 11 , des Kühlfluids durch den Kühlkanal 5 angeordnet sind, ausgebildet. Die Turbulenzabschnitte dienen der Verwirbelung des durch den Kühlkanal 5 strömenden Kühlfluids. Dadurch kann die Wärme besonders effektiv abgeführt werden. Die Turbulenzabschnitte können beispielsweise wellenartig oder zackenartig oder als periodisch wiederkehrende Erhebungen und/oder Vertiefungen im dem Turbulator ausgebildet sein. Die Turbulenzabschnitte in dem Turbulenzbereich 61 des Turbulators 6 können beispielsweise durch Schneiden und Umformen, beispielsweise Stanzen und Biegen, des Bleches, aus dem der Turbulator 6 gefertigt ist, gebildet sein. Um eine hohe Effizienz der Kühlung zu erzielen, wird ein möglichst großer Teil des Strömungsquerschnitts des Kühlkanals 5 durch den Turbulator 6 abgedeckt. Da das Bodenblech 4 ein Tiefziehbauteil ist, sind für den Entformungsvorgang beim Tiefziehen eine Entformungsschräge und Radien am Rand der Vertiefung 40 erforderlich. Der Turbulenzbereich 61 des Turbulators 6 ist unterhalb der elektrischen und/oder elektronischen Baugruppe 2 angeordnet. Am Rand des Kühlkanals 5 liegen seitlich neben dem Turbulenzbereich 61 des Turbulators 6 und zwischen dem Turbulenzbereich 61 des Turbulators 6, dem Bodenblech 4 und dem Deckblech 3 Bypass-Bereiche 55 vor. Die Bypass-Bereiche 55 liegen in der Ebene der Auflagefläche für die elektrische und/oder elektronische Baugruppe 2 betrachtet neben der elektrischen und/oder elektronischen Baugruppe 2. In dem Bypass-Bereich 55 ist der Kühlkanal 5 verjüngt ausgebildet. In den Bypass-Bereichen 55 erfolgt keine Verwirbelung der Kühlfluid-Strömung.
Um eine Strömung durch die Bypass-Bereiche 55 möglichst gering zu halten und damit eine möglichst hohe Kühlwirkung der Kühlvorrichtung 1 zu erzielen, sind an dem Turbulator 6 Blockierbereiche 62 ausgebildet. Die Blockierbereiche 62 sind am Rand des Turbulators 6 neben dem Turbulenzbereich 61 in dem Bypass- Bereich 55 angeordnet. Die Blockierbereiche 62 sind der bezüglich der Längsrichtung 11 des Kühlkanals 5 neben dem Turbulenzbereich 61 des Turbulators 6 angeordnet. Die Blockierbereiche 62 erstrecken sich von dem Turbulenzbereich 61 ausgehend in den Bypass-Bereich 55 hinein. Die Blockierbereiche 62 erstrecken sich von dem Turbulenzbereich 61 ausgehend zum Kontaktbereich 8, in dem das Deckblech 4 und das Bodenblech 3 kontaktiert sind.
Die Blockierbereiche 62 weisen eine Geometrie auf, die an eine Entformungsgeometrie des tiefgezogenen Bodenblechs 4 angepasst ist. Die Blockierbereiche 62 weisen dabei eine an die Entformungsgeometrie des Bodenblechs 4 angepasste Form auf, derart, dass die Blockierbereiche 62 einen möglichst großen Teil eines Strömungsquerschnitts im Bypass-Bereich 55 blockieren können. Durch die Blockierbereiche 62 wird somit der Bypass-Bereich 55 im Wesentlichen vollständig blockiert. Dadurch muss die Kühlfluid-Strömung beim Durchströmen des Kühlkanals 5 im Wesentlichen vollständig den Turbulenzbereich 61 des Turbulators 6 passieren. Somit wird eine besonders effektive Ausnutzung des Kühlpotenzials der Kühlfluid-Strömung erreicht und die elektrische und/oder elektronische Baugruppe 2 kann optimal gekühlt werden.
Die Blockierbereiche 62 erstrecken sich flächig senkrecht zum, beispielsweise eben ausgebildeten, Deckblech 3. Die Blockierbereiche 62 erstrecken sich flächig senkrecht zum, beispielsweise eben ausgebildeten, Blechabschnitt 42. Die Blockierbereiche 62 stellen sich somit flächig gegen die Strömung des Kühlfluids in dem Kühlkanal 5. Die Blockierbereiche 62 erstrecken sich flächig beispielsweise senkrecht zur Längsrichtung 11. Dadurch wird der für eine Durchströmung zur Verfügung stehende Querschnitt des Bypass-Bereichs 55 signifikant reduziert oder vollständig ausgefüllt.
Die Blockierbereiche 62 sind aus demselben Blech wie der Turbulenzbereich 61 ausgebildet. Das Blech ist für die Blockierbereiche 62 aus einer Ebene parallel zum Deckblech 3 und/oder zum ebenen Blechabschnitt 42 heraus gebogen, so dass es sich in den Blockierbereichen 62 flächig, beispielsweise senkrecht oder schief zu der Ebene erstreckt. Weiterhin kann das Blech an den Blockierbereichen 62 derart gestanzt sein, dass es in dem Bypass-Bereich 55 an die Geometrie des auf das Deckblech 3 zulaufende Bodenblech 4 angepasst ist. Das Blech kann dabei derart gestanzt sein, das es in dem Bypass-Bereich 55 an dem Deckblech 3 und dem Bodenblech 4 anliegt und/oder mit diesen verbunden werden kann. Dies ist in dem Fig. 2 und 3 dargestellt.
Selbstverständlich sind noch weitere Ausführungsbeispiele und Mischformen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich.

Claims

Ansprüche
1 . Kühlvorrichtung zur Kühlung einer elektrischen und/oder elektronischen Baugruppe (2), umfassend ein Deckblech (3) und ein Bodenblech (4), wobei das Bodenblech (4) als Tiefziehbauteil mit einer Vertiefung (40) ausgebildet ist, wobei das Deckblech (3) und das Bodenblech (4) derart angeordnet sind, dass durch die Vertiefung (40) ein Kühlkanal (5) zwischen Deckblech (3) und Bodenblech (4) gebildet ist, wobei das Deckblech (3) und das Bodenblech (4) an einem Kontaktbereich (8) außerhalb der Vertiefung (40) miteinander verbunden sind, wobei der Kühlkanal (5) entlang der Längsrichtung (11) von einer Kühlfluid- Strömung eines Kühlfluids durchströmbar ist, wobei die Kühlvorrichtung (1) weiterhin wenigstens einen Turbulator (6) umfasst, der innerhalb eines Turbulator-Abschnitts (56) des Kühlkanals (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Turbulator (6) ein Turbulenzbereich (61) zum Erzeugen von lokalen Turbulenzen in der Strömung des Kühlfluids und ein Blockierbereich (62) zum lokalen Blockieren der Strömung des Kühlfluids ausgebildet ist.
2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Blockierbereich (62) von einem Rand (65) des Turbulenzbereichs (61) in einen Bypass-Bereich (55) des Kühlkanals (5) zwischen dem Bodenblech (4) und dem Deckblech (3) hineinragt.
3. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Blockierbereich (62) des Turbulators (6) von dem Turbulenzbereich (61) des Turbulators (6) zum Kontaktbereich (8) zwischen Deckblech (3) und Bodenblech (4) hin erstreckt.
4. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulator (6) aus einem gebogenen Blech ausgebildet ist, wobei das Blech derart gebogen ist, dass der Blockierbereich (62) flächig gegen die Längsrichtung (11) gerichtet ist. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Blockierbereich (62) des Turbulators (6) wenigstens teilweise flächig in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung (11) erstreckt. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blockierbereich (62) des Turbulators (6) eine an eine Geometrie des Bodenblechs (4), insbesondere an einem Rand der Vertiefung (40), angepasste Form aufweist. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Blockierbereich (62) flächig von dem Turbulenzbereich (61) bis zum Kontaktbereich (8) zwischen dem Deckblech (3) und dem Bodenblech (4) erstreckt. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Turbulator (6) mehrere, insbesondere gleichartig ausgebildete, Blockierbereiche (62) ausgebildet sind. Kühlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockierbereiche (62) an gegenüberliegenden Rändern (65) des Turbulenzbereichs (61) ausgebildet sind. Elektronikanordnung, umfassend:
- eine Kühlvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und
- mindestens eine zu kühlende elektrische und/oder elektronische Baugruppe (2), wobei die elektrische und/oder elektronische Baugruppe (2) an dem Deckblech (3) oder an dem Bodenblech (4) angeordnet ist.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021209504A1 (de) * 2021-08-30 2023-03-02 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Kühlrippenanordnung eines fluiddurchströmbaren Kühlers zum Kühlen einer Leistungselektronik
DE102024210346A1 (de) 2024-10-28 2026-04-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Partikelrobuste Ausführung eines Elektronikkühlers mit zentrischem Sammelkanal
DE102024210348A1 (de) 2024-10-28 2026-04-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Poka Yoke Design für eine Leistungselektronik
DE102024210392A1 (de) 2024-10-29 2026-04-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Poka Yoke Design für eine Leistungselektronik

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6962194B2 (en) * 2003-11-28 2005-11-08 Dana Canada Corporation Brazed sheets with aligned openings and heat exchanger formed therefrom
US7686070B2 (en) * 2005-04-29 2010-03-30 Dana Canada Corporation Heat exchangers with turbulizers having convolutions of varied height
DE202011052186U1 (de) * 2011-12-05 2013-03-06 Autokühler GmbH & Co KG Wärmeaustauscher
DE102012107684A1 (de) 2012-08-21 2014-02-27 Autokühler GmbH & Co KG Kühlkörper für mindestens ein zu kühlendes Bauelement sowie Verfahren zur Herstellung eines Kühlkörpers
DE202019102480U1 (de) * 2019-05-02 2020-08-19 Akg Verwaltungsgesellschaft Mbh Offset-Turbulator für einen Kühlkörper und Kühlkörper für mindestens ein zu kühlendes Bauelement
DE102020207947A1 (de) 2019-11-25 2021-05-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Kühlanordnung für elektronische Komponenten eines Kraftfahrzeugs und Herstellungsverfahren dafür

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