用于机动车的电气/电子组件以及一种用于冷却用于机动车的电气/电子组件的电气或电子部件的方法与流程

本发明涉及一种用于机动车的电气/电子组件以及一种用于冷却用于机动车的电气/电子组件的电气或电子部件的方法。

背景技术：

1、从de 10 2007 014 382 a1中已知一种用于冷却逆变器电路的冷却装置，该逆变器电路为用于驱动机动车至少一个驱动轮的电牵引电机供电。该冷却装置包括壳体隔间，该隔间具有包含逆变器电路组件的空间、用于新鲜冷却剂流体的入口开口和与包含逆变器电路组件的空间连通的用于已用冷却剂流体的出口开口。此外，该冷却装置包括液体介电冷却剂和冷却流体分布器，用于在液体介电冷却剂处于液相状态时将其喷入该空间中并喷到逆变器电路组件上。此外，该冷却装置还包括用于液化介电冷却剂的冷凝器，该介电冷却剂在从逆变器电路组件吸收足够热量后从液相状态转变为蒸汽相状态，以及包括泵，用于在介电冷却剂主要处于液相状态时将其从收集容器和冷凝器循环至该空间，以循环冷却逆变器电路组件。

2、此外，从us 2003/0193780 a1中已知一种模块化喷雾冷却系统，用于冷却壳体中的电子组件，这些电子组件散发热量并且因此需要冷却。

3、此外，从us 2017/0257981 a1中已知一种用于调节电子组件温度的方法。在该方法中规定，喷嘴产生射到电子部件上的冷却剂射流。该冷却剂射流和电子部件浸没在冷却剂体积中。此外，设有热交换器和泵，其中泵将冷却剂流从冷却剂体积中泵送通过热交换器并输送到喷嘴中，由此形成冷却剂射流。可以设有加热器，其在冷却剂从泵到喷嘴的路径上加热冷却剂。

技术实现思路

1、本发明的任务是，提供一种解决方案，借助该解决方案可以特别高效地冷却电气/电子组件的电气或电子部件。

2、该任务根据本发明通过独立权利要求的技术方案得以解决。本发明的其它可能的实施方式在从属权利要求、说明书和附图中公开。在说明书的范围内针对独立权利要求的技术方案之一阐述的特征、优点和可能的实施方式可以至少类似地被视为其它独立权利要求的相应技术方案以及独立权利要求的技术方案的任何可能组合的特征、优点和可能的实施方式，必要时与一个或更多从属权利要求结合。

3、本发明涉及一种用于机动车、尤其是用于汽车、尤其是用于乘用车的电气/电子组件。这在汽车领域中主要涉及电子控制器、电压转换器如dc/dc转换器、开关继电器盒（r盒）或用于单体电压控制的电池管理系统（bms、csc）、充电插座，尤其是用于在充电时容纳充电电缆插头的车辆侧充电插头壳体包围件，或高压线路，尤其是包括线路联接器的高压充电线路。此类组件在汽车领域中通常要么根本不冷却或仅被动冷却，要么通过安装在此类组件壳体上的冷却板进行冷却，这些冷却板设有用于冷却剂的流动通道。然后，冷却剂在车辆侧冷却剂回路中被冷却。将热量从电气/电子元件传导至导电冷却剂（尤其是水/乙二醇混合物）中，需要在电气/电子元件与冷却剂之间进行结构上的电气隔离，但该电气隔离同时要确保与冷却剂的热连接。然而，非导电材料在物理上也是不良的热导体，因此这种布置始终代表高热阻。出于该原因，通常需要单独的绝缘和导热元件并且为了克服热阻，需要在电气/电子元件与冷却剂之间有较大的驱动温差。因此，为了冷却或避免电气/电子元件过热，必须大幅降低冷却剂的最大允许温度，由此冷却板在冷却剂侧的设计变得复杂，因为冷却板通常需要设计成大面积且大幅设置肋片。此外，所需的冷却剂体积流量大大增加并且所需的冷却剂进流管路或回流管路的直径特别大。基于高的冷却剂体积流量，用于运行冷却剂输送泵的电力驱动功率占比特别高。此外，如果应在一个共同的壳体内容纳多个电气/电子部件，则需要一个特别大的壳体，因为各个电气/电子部件必须彼此间隔得比根据其纯电气连接所需更远地布置，以限制其向冷却板中的局部热量输入，使得能够通过冷却板向冷却剂进行所需散热。冷却板在此可以具有大的、重的热交换器板的功能，其还构造成多层，即由电气绝缘/热粘合层和金属层构成，这些金属层用于冷却剂流的扩宽、面状分布。

4、仅被动冷却的电气/电子部件在其部件特定功率方面往往受到限制，因为它们在无主动冷却的情况下可能在低电气负载时就已经达到其工作温度极限。此外，在仅被动冷却的电气/电子部件中，运行中产生的废热会散失到环境中且无法用于废热利用。

5、根据本发明的电气/电子组件包括包围容纳空间的壳体。此外，该电气/电子组件包括至少一个容纳在容纳空间中的电气或电子部件。此外，该电气/电子组件还包括布置在部件的待冷却表面上并构造用于将热量从部件导走的导热元件。在此，导热元件尤其是与部件分开制造。所述部件例如是高性能芯片。此外，电气/电子组件包括冷却液引导装置，其设置用于将介电冷却液引导至导热元件。冷却液引导装置设置用于将冷却液以液态冷却液流的形式引导至导热元件。在此不设置冷却液的喷雾或雾化。由此，冷却液可以迎流并环流导热元件，从而热量可以从导热元件散发给冷却液。介电液体是电介质。电介质是指电气上弱导电或不导电的物质，其中存在的电荷载流子不能自由移动。导热元件可以构造为所谓的热管。热管（也可称为导热管）是能够通过蒸发和冷凝循环传递热量的元件。当热量被供应到热管的一端时，工作流体蒸发并在温度或压力梯度的驱动下沿绝热区流向冷凝器。热管利用介质的蒸发焓允许高热流密度。以此方式，可以在小的横截面积上传输大量热量。通过将冷却液引导至导热元件（由此冷却液迎流并环流导热元件），实现对导热元件的有针对性的喷射冷却或直接迎流，由此可以借助冷却液特别高效地从导热元件吸收热量，从而可以借助冷却液特别高效地冷却导热元件。换言之，在运行中，借助导热元件将部件中产生的热量从部件带走，由此冷却部件，借助导热元件从部件带走的这些热量又被散发给冷却液。在此规定，冷却液基本上保持其液态聚集状态。此外尤其是规定，在容纳空间中存在显著的气体比例。这意味着，容纳空间不完全被冷却液填充。冷却液旨在主动迎流或环流导热元件，由此热量可以特别高效地从导热元件传递到冷却液。由于壳体中存在显著的气体比例，可以特别简单地将流动施加到冷却液上，从而可以确保借助冷却液环流导热元件。由于因此在容纳空间中流动的冷却液体积特别小，可以特别精确地调节冷却液在容纳空间中的流动方向以及流动速度。由于借助冷却液直接迎流或环流导热元件，可以实现电子部件的特别高效的冷却，从而在电气/电子组件包括多个部件的情况下，这些部件可以在容纳空间内特别紧密地彼此相邻布置，由此又可以特别紧凑地制造电气/电子组件。

6、在本发明的一种可能的扩展方案中规定，所述冷却液引导装置设置用于在开放式冷却回路中循环引导冷却液。开放式冷却回路向大气敞开。由此可以特别简单地实现：在容纳空间中存在显著的气体比例。此外，壳体可以设计得特别简单，因为壳体因此既不必承受高正压也不必承受高负压。

7、在本发明的另一种可能的实施方式中规定，所述冷却液引导装置与导热元件共同界定沿导热元件延伸的流动通道，冷却液能够流过该流道流动以冷却导热元件。流动通道尤其是具有0.5至5mm的高度和/或1至100mm的宽度和/或相应于导热元件外部尺寸的长度。流动通道因此至少朝向一侧由导热元件直接界定，由此可以实现：在流动通道中流动的冷却液直接沿导热元件的外表面流动。由此可以实现从导热元件到冷却液的特别高效的热传递。由于流动通道至少基本上在导热元件外部尺寸的整个长度上延伸，可以实现：导热元件在整个长度上通过冷却液的环流而被特别高效地冷却。由此可以在特别短的时间内将特别多的热量从导热元件传递到冷却液。由于借助冷却液引导装置和导热元件共同界定流动通道，可以实现：冷却液仅在容纳空间的相应界定区域、即流动通道中流动。由此可以实现：即使以特别少的冷却液体积也能够充分冷却导热元件，因为这个少的冷却液体积被高效地引导至导热元件并沿导热元件表面流动。在流动通道的出口区域中可以布置有筛网和/或格栅，它们设置用于将冷却液在流动通道中局部蒸发时产生的气泡分成许多小气泡，这些小气泡随后可以流入周围的冷却液中并且在那里基于其气体体积比表面积非常大而特别快速地冷凝。由此可以实现：可以允许冷却液在流动通道中局部蒸发，而不会由此在冷却回路中出现不允许的高压升。

8、在此背景下，尤其是可以规定，作为冷却液引导装置在容纳空间内布置有至少一个填充体，尤其是布置有成型件或由多个填充体构成的填料。所述至少一个填充体设置用于界定流动通道。例如填充体可以由闭孔泡沫制成，由此可以特别好地避免冷却液流入填充体并且同时可以将填充体的重量保持特别低。借助所述至少一个填充体可以特别简单地界定或形成流动通道，通过使用所述至少一个填充体并利用重力可以实现：冷却液可靠地流入所述至少一个流动通道中。如果容纳空间填充有所述至少一个填充体并且冷却液简单地从上方注入容纳空间，则冷却液会因重力而自动分布到容纳空间中由所述至少一个填充体留出的相应区域中，尤其是所述至少一个流动通道中。由此可以实现冷却液在容纳空间中的特别简单的流动引导。

9、在本发明的另一种可能的实施方式中规定，所述导热元件具有包括多个肋片的肋片结构，冷却液可以沿该肋片结构被引导。借助肋片结构的肋片可以特别简单地引导冷却液。因此，借助肋片可以特别简单地将流动方向施加到冷却液上。此外，通过将导热元件设计成具有肋片，可以在冷却液与具有肋片结构的导热元件外表面之间实现特别大的热交换面积，从而可以实现特别大的热传递并因此实现借助冷却液对导热元件的特别高效的冷却。

10、在此背景下，尤其是规定，所述肋片以它们的纵向延伸方向沿冷却液的预定流动方向定向。由此可以特别简单地实现：在迎流肋片的冷却液中形成预定的流动方向。因此，借助肋片可以特别简单且精确地在容纳空间内引导冷却液，从而可以将冷却液有针对性地引导至容纳空间中冷却需求较高的区域。

11、在此背景下，还可以规定，所述肋片从迎流点出发呈星形延伸，并且冷却液引导装置设置用于将冷却液引导至迎流点，使得冷却液在迎流点处迎流导热元件。从迎流点出发，然后可以借助肋片将冷却液沿导热元件表面呈星形分布，由此可以借助冷却液特别大面积且高效地冷却导热元件的外表面。

12、在本发明的另一种可能的实施方式中规定，所述导热元件与部件粘接，尤其是借助导热粘合剂粘接。由此可以实现从部件到导热元件的特别高效的热传递。此外，可以确保导热元件特别可靠地保持在部件上并且导热元件从部件松脱的风险特别低。

13、在本发明的另一种可能的实施方式中规定，所述导热元件贴靠在部件的局部热质量增大的区域上。部件的这个热质量增大的区域具有特别高的热导率。借助该热质量增大的区域可以短暂地对在部件内部产生的热流进行热缓冲，然后再借助导热元件将这些热流从部件导走。因此，借助导热元件可以特别高效地冷却部件的局部热质量增大的区域。

14、本发明还涉及一种用于冷却用于机动车的电气/电子组件的电气或电子部件的方法。所述部件布置在由电气/电子组件的壳体包围的容纳空间中。导热元件布置在部件的待冷却表面上，该导热元件设计用于将热量从部件导走。在该方法中规定，借助电气/电子组件的冷却液引导装置将介电冷却液引导至导热元件，由此冷却液迎流并环流导热元件。由此热量从导热元件散发给冷却液并因此冷却导热元件。在该方法范围内，冷却液因此直接环流或迎流导热元件，从而可以实现从导热元件到冷却液的特别高效的热传递。

15、本发明的其它特征可以从权利要求、附图及附图说明中得出。前述在说明书中提到的特征和特征组合以及下面在附图说明和/或附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以在分别给出的组合中使用，还可以在其它组合中或单独使用，而不脱离本发明的保护范围。