DE-102021203751-B4 - Kühlanordnung zur Kühlung elektronischer Komponenten eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zu dessen Herstellung

Abstract

Kühlanordnung (10) zur Kühlung elektronischer Komponenten (12) eines Kraftfahrzeugs, umfassend - eine plattenartige Kühlkanalabdeckung (14), auf deren erster Seite (141) an einer Kühlposition (143) eine zu kühlende elektronische Komponente (12) in thermischem Kontakt fixiert ist, und auf deren der ersten Seite (141) gegenüberliegenden zweiten Seite (142) im Bereich der Kühlposition (143) eine Turbulenzmatte (18) stoffschlüssig fixiert ist, - sowie ein Kühlmittelleitgehäuse (20), in dem ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Zulaufkanal (201) und Ablaufkanal (202) angeordnet sind, und dessen mit der zweiten Seite (142) der Kühlkanalabdeckung (14) fluiddicht verbundene Deckelplatte (16) eine einen Kühlkanal (22) bildende Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) aufweist, die über eine Kühlmitteleinlassöffnung (241) mit dem Zulaufkanal (201) und über eine Kühlmittelauslassöffnung (242) mit dem Ablaufkanal (202) strömungsverbunden ist, und in die die Turbulenzmatte (18) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbulenzmatte (18) einseitig mit der Kühlkanalabdeckung (14) laserverschweißt ist, während sie ohne die Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Boden der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) in diese hineinragt, wobei die Kühlkanalabdeckung (14) am Umfang ihrer zweiten Seite (142) mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) laserverschweißt ist.

Inventors

• Matthias Zimmermann
• Stephan Lieker

Assignees

• VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20210415

Claims (10)

1. Kühlanordnung (10) zur Kühlung elektronischer Komponenten (12) eines Kraftfahrzeugs, umfassend - eine plattenartige Kühlkanalabdeckung (14), auf deren erster Seite (141) an einer Kühlposition (143) eine zu kühlende elektronische Komponente (12) in thermischem Kontakt fixiert ist, und auf deren der ersten Seite (141) gegenüberliegenden zweiten Seite (142) im Bereich der Kühlposition (143) eine Turbulenzmatte (18) stoffschlüssig fixiert ist, - sowie ein Kühlmittelleitgehäuse (20), in dem ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Zulaufkanal (201) und Ablaufkanal (202) angeordnet sind, und dessen mit der zweiten Seite (142) der Kühlkanalabdeckung (14) fluiddicht verbundene Deckelplatte (16) eine einen Kühlkanal (22) bildende Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) aufweist, die über eine Kühlmitteleinlassöffnung (241) mit dem Zulaufkanal (201) und über eine Kühlmittelauslassöffnung (242) mit dem Ablaufkanal (202) strömungsverbunden ist, und in die die Turbulenzmatte (18) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Turbulenzmatte (18) einseitig mit der Kühlkanalabdeckung (14) laserverschweißt ist, während sie ohne die Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Boden der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) in diese hineinragt, wobei die Kühlkanalabdeckung (14) am Umfang ihrer zweiten Seite (142) mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) laserverschweißt ist.
2. Kühlanordnung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Turbulenzmatte (18) am Boden (243) der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) anliegt.
3. Kühlanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , die Kühlkanalabdeckung (14) an ihrer zweiten Seite (142) beabstandet von ihrem Außenrand und außerhalb der Kühlposition (143) Stoffschluss-Verbindungsstellen (26) aufweist, an denen sie zusätzlich punktuell mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) stoffschlüssig verbunden ist.
4. Kühlanordnung (10) nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Kühlkanalabdeckung (14) an den Stoffschluss-Verbindungsstellen (26) mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) verschweißt, insbesondere laserverschweißt, ist.
5. Kühlanordnung (10) nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass die Stoffschluss-Verbindungsstellen (26) als Durchbrechungen in der Kühlkanalabdeckung (14) ausgebildet sind, an deren Innenumfang (261) die Kühlkanalabdeckung (14) mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) verschweißt, insbesondere laserverschweißt, ist.
6. Verfahren zum Herstellen einer Kühlanordnung (10) zur Kühlung elektronischer Komponenten (12) eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen einer plattenartigen Kühlkanalabdeckung (14), auf deren erster Seite (141) an einer Kühlposition (143) eine zu kühlende elektronische Komponente (12) in thermischem Kontakt fixiert ist, - Bereitstellen einer Turbulenzmatte (18), - Bereitstellen eines deckelseitig offenen Kühlmittelleitgehäuses (20), in dem ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Zulaufkanal (201) und Ablaufkanal (202) angeordnet sind, - Bereitstellen einer Deckelplatte (16) für das Kühlmittelleitgehäuse (20), die eine einen Kühlkanal (22) bildende Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) mit einer Kühlmitteleinlassöffnung (241) zur Strömungsverbindung mit dem Zulaufkanal (201) und einer Kühlmittelauslassöffnung (242) zur Strömungsverbindung mit dem Ablaufkanal (202) aufweist, - Stoffschlüssiges Fixieren der Turbulenzmatte (18) auf der der ersten Seite (141) gegenüberliegenden zweiten Seite (142) der Kühlkanalabdeckung (14) im Bereich der Kühlposition (143), dadurch gekennzeichnet , dass die Turbulenzmatte (18) mittels Laserschweißens an der Kühlkanalabdeckung (14) stoffschlüssig fixiert wird, und die Deckelplatte (16) in einer das Kühlmittelleitgehäuse (20) deckelseitig verschließenden Weise an diesem fixiert wird, bevor die Kühlkanalabdeckung (14) dann so auf die Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) aufgesetzt wird, dass die an der Kühlkanalabdeckung (14) fixierte Turbulenzmatte (18) ohne die Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Boden der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) in diese hineinragt, woraufhin die Kühlkanalabdeckung (14) am Umfang ihrer zweiten Seite (142) mittels Laserschweißens mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) fluiddicht verbunden wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , dass eine Turbulenzmatte (18) eingesetzt wird, die so dimensioniert ist, dass sie nach dem Aufsetzen der Kühlkanalabdeckung (14) auf die Deckelplatte (16) am Boden (243) der Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung (24) anliegt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7 , dadurch gekennzeichnet , dass die Kühlkanalabdeckung (14) an Stoffschluss-Verbindungsstellen (26), die an ihrer zweiten Seite (142) beabstandet von ihrem Außenrand und außerhalb der Kühlposition (143) angeordnet sind, zusätzlich punktuell mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) stoffschlüssig verbunden wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet , dass die Kühlkanalabdeckung (14) an den Stoffschluss-Verbindungsstellen (26) mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) verschweißt, insbesondere laserverschweißt, wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet , dass die Kühlkanalabdeckung (14) als Durchbrechungen ausgebildete Stoffschluss-Verbindungsstellen (26) aufweist, an deren Innenumfang (261) die Kühlkanalabdeckung (14) mit der Deckelplatte (16) des Kühlmittelleitgehäuses (20) verschweißt, insbesondere laserverschweißt, wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung zur Kühlung elektronischer Komponenten eines Kraftfahrzeugs, umfassend- eine plattenartige Kühlkanalabdeckung, auf deren erster Seite an einer Kühlposition eine zu kühlende elektronische Komponente in thermischem Kontakt fixiert ist, und auf deren der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite im Bereich der Kühlposition eine Turbulenzmatte stoffschlüssig fixiert ist,- sowie ein Kühlmittelleitgehäuse, in dem ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Zulaufkanal und Ablaufkanal angeordnet sind, und dessen mit der zweiten Seite der Kühlkanalabdeckung fluiddicht verbundene Deckelplatte eine einen Kühlkanal bildende Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung aufweist, die über eine Kühlmitteleinlassöffnung mit dem Zulaufkanal und über eine Kühlmittelauslassöffnung mit dem Ablaufkanal strömungsverbunden ist, und in die die Turbulenzmatte eingesetzt ist. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herstellen einer Kühlanordnung zur Kühlung elektronischer Komponenten eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte:- Bereitstellen einer plattenartigen Kühlkanalabdeckung, auf deren erster Seite an einer Kühlposition eine zu kühlende elektronische Komponente in thermischem Kontakt fixiert ist,- Bereitstellen einer Turbulenzmatte,- Bereitstellen eines deckelseitig offenen Kühlmittelleitgehäuses, in dem ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Zulaufkanal und Ablaufkanal angeordnet sind,- Bereitstellen einer Deckelplatte für das Kühlmittelleitgehäuse, die eine einen Kühlkanal bildende Turbulenzmatten-Aufnahmevertiefung mit einer Kühlmitteleinlassöffnung zur Strömungsverbindung mit dem Zulaufkanal und einer Kühlmittelauslassöffnung zur Strömungsverbindung mit dem Ablaufkanal aufweist,- Stoffschlüssiges Fixieren der Turbulenzmatte auf der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Kühlkanalabdeckung im Bereich der Kühlposition. Eine gattungsgemäße Kühlanordnung und ein gattungsgemäßes Herstellungsverfahren sind in der zum Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2020 207 966.8 beschrieben. Aus der DE 10 2012 107 684 A1 ist ein Kühlkörper für mindestens ein zu kühlendes elektronisches Bauelement bekannt. Der Kühlkörper umfasst eine Grundplatte und eine Deckplatte, zwischen denen Turbulatoren angeordnet sind, um den Wärmeübergang zu verbessern. Durch die spezielle Strukturierung der Turbulatoren wird eine besonders effiziente Wärmeabfuhr ermöglicht. DE 10 2019 202 903 A1 ist ein System zur Überwachung eines Hochvoltbordnetzes eines Fahrzeugs bekannt. Insbesondere wird eine Anordnung und ein Verfahren zur Erkennung von Fehlerzuständen in einem Hochvoltsystem beschrieben, wobei Sensoren und eine Auswerteeinheit eingesetzt werden, um sicherheitsrelevante Abweichungen zu detektieren und geeignete Schutzmaßnahmen einzuleiten. Aus der DE 10 2015 226 023 A1 ist ein System zur Überwachung eines Hochvoltbordnetzes eines Kraftfahrzeugs bekannt. Insbesondere ist eine Anordnung beschrieben, bei der Sensoren und eine Auswerteeinheit eingesetzt werden, um Fehlerzustände im Hochvoltsystem zu erkennen und geeignete Schutzmaßnahmen einzuleiten. Dabei wird eine zuverlässige Detektion von Isolationsfehlern und anderen sicherheitsrelevanten Abweichungen ermöglicht. Aus der WO 2014 / 095 171 A1 ist ein System zur Überwachung eines Hochvoltbordnetzes eines Fahrzeugs bekannt. Insbesondere ist eine Anordnung beschrieben, bei der Sensoren und eine Auswerteeinheit eingesetzt werden, um Fehlerzustände im Hochvoltsystem zu erkennen und entsprechende Schutzmaßnahmen einzuleiten. Dabei wird eine zuverlässige Detektion sicherheitsrelevanter Abweichungen im Hochvoltnetz ermöglicht. In der Leistungselektronik von Kraftfahrzeugen, insbesondere von rein elektrischen oder elektrohybriden Kraftfahrzeugen, werden hohe Leistungen gehandhabt. Die hierfür eingesetzten elektronischen Komponenten wie etwa sogenannte Leistungsmodule, z. B. IGBTs, benötigen Kühler zum Abführen der dabei anfallenden Wärme. Häufig werden solche elektronischen Komponenten mit Kühlstrukturen, beispielsweise labyrinthartigen Kühlrippen, ausgestattet, die von einem i. d. R. flüssigen Kühlmittel umströmt werden. Diese Kühlstrukturen können unmittelbar an der elektronischen Komponente angebracht sein und in einen Kühlmittelkanal (kurz: Kühlkanal) hineinragen. Es ist jedoch auch bekannt, die elektronischen Komponenten flächig mit einer Platte, die eine Öffnung des Kühlkanals abdeckt, zu verbinden und die Kühlstrukturen auf der gegenüberliegenden, dem Kühlkanal zugewandten Seite dieser plattenförmigen Kühlkanalabdeckung anzubringen. Aus der eingangs genannten Patentanmeldung ist eine Kühlanordnung zur Kühlung elektronischer Komponenten eines Kraftfahrzeugs mit solch einer plattenartigen Kühlkanalabdeckung bekannt, bei der an mehreren Stellen, die hier jeweils als Kühlposition bezeichnet werden, zu kühlende elektronische Komponenten in thermischem Kontakt auf einer ersten Seite der Küh