DE-102024132414-A1 - Elektrik/Elektronik-Komponente

Abstract

Die Offenbarung betrifft eine Elektrik/Elektronik-Komponente (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem elektrischen oder elektronischen Bauteil (2) und einem Wärmeleitelement (4), welches an wenigstens einer zu kühlenden Oberfläche (6) des Bauteils (2) angeordnet und zum Wegleiten von Wärme von dem Bauteil (2) ausgebildet ist, wobei das Wärmeleitelement (4) eine Grundplatte (8) mit einer konstanten Wärmeleitfähigkeit aufweist, welche unmittelbar an der wenigstens einen zu kühlenden Oberfläche (6) des Bauteils (2) anliegt.

Inventors

• Thomas Friedrich

Assignees

• BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241107

Claims (10)

1. Elektrik/Elektronik-Komponente (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem elektrischen oder elektronischen Bauteil (2) und einem Wärmeleitelement (4), welches an wenigstens einer zu kühlenden Oberfläche (6) des Bauteils (2) angeordnet und zum Wegleiten von Wärme von dem Bauteil (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet , dass das Wärmeleitelement (4) eine Grundplatte (8) mit einer konstanten Wärmeleitfähigkeit aufweist, welche unmittelbar an der wenigstens einen zu kühlenden Oberfläche (6) des Bauteils (2) anliegt.
2. Elektrik/Elektronik-Komponente (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Wärmeleitelement (4) eine Oberflächenstruktur, vorzugsweise eine Verrippung mit einer Mehrzahl an Rippen (10), aufweist, um eine Wärmeübertragungsfläche zur Übertragung von Wärme an die Umgebung, insbesondere an ein die Oberflächenstruktur an- und umströmendes Kühlfluid, zu erhöhen.
3. Elektrik/Elektronik-Komponente (1) nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Grundplatte (8) und die Oberflächenstruktur (10) einstückig ausgebildet sind.
4. Elektrik/Elektronik-Komponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3 , ferner gekennzeichnet durch wenigstens einen Fluidkanal (12), durch welchen ein Kühlfluid hin zu dem wenigstens einen Bauteil (2) strömt.
5. Elektrik/Elektronik-Komponente (1) nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass der wenigstens eine Fluidkanal (12) eine erste Fluidkanalöffnung (14) und eine zweite Fluidkanalöffnung (16) definiert, so dass das Kühlfluid über die erste Fluidkanalöffnung (14) in den Fluidkanal (12) einströmt und über die zweite Fluidkanalöffnung (16) aus dem Fluidkanal (12) ausströmt.
6. Elektrik/Elektronik-Komponente (1) nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , dass die erste Fluidkanalöffnung (14) und die zweite Fluidkanalöffnung (16) an unterschiedlichen Oberflächen der Elektrik/ElektronikKomponente (1) ausgebildet sind.
7. Elektrik/Elektronik-Komponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet , dass die Grundplatte (8) eine Mehrzahl an Plattenabschnitten (18, 20) aufweist, wobei die Mehrzahl an Plattenabschnitten (18, 20) so zueinander ausgerichtet sind, dass zueinander benachbarte Plattenabschnitte (18. 20) jeweils einen Winkel ungleich 0° einschließen.
8. Elektrik/Elektronik-Komponente (1) nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet , dass die Oberflächenstruktur (10) an jedem der Mehrzahl an Plattenabschnitten (18, 20) ausgebildet ist.
9. Elektrik/Elektronik-Komponente (1) nach Anspruch 7 oder 8 , dadurch gekennzeichnet , dass das elektrische oder elektronische Bauteil (2) wenigstens zwei zu kühlende Oberflächen (6) aufweist und an jeder dieser wenigstens zwei zu kühlenden Oberfläche (6) ein Plattenabschnitt (18, 20) angeordnet ist.
10. Elektrik/Elektronik-Komponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9 , dadurch gekennzeichnet , dass an jedem der Mehrzahl an Plattenabschnitten (18, 20) zumindest ein elektrisches oder elektronisches Bauteil (2) angeordnet ist.

Description

Die Offenbarung betrifft eine Elektrik/Elektronik-Komponente für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem elektrischen oder elektronischen Bauteil, insbesondere einem Hochleistungschip, und einem Wärmeleitelement, welches an wenigstens einer zu kühlenden Oberfläche des Bauteils angeordnet und zum Wegleiten von Wärme von dem Bauteil ausgebildet ist. Hintergrund der Offenbarung Im automotiven Umfeld kommen Elektrik/Elektronik-Komponenten vor allem als elektronische Steuergeräte, Spannungswandler wie DC/DC-Wandler, Schaltrelaisboxen oder Batteriemanagementsysteme zur Zellspannungskontrolle, Ladedosen, insbesondere eine fahrzeugseitige Gehäuseeinfassung eines Ladesteckers zur Aufnahme eines Ladekabelsteckers beim Laden oder Hochvoltleitungen, insbesondere Hochvoltladeleitungen inklusive Leitungskupplungen zum Einsatz. Derartige Komponenten sind üblicherweise entweder gar nicht beziehungsweise nur passiv gekühlt, oder durch am Gehäuse einer solchen Komponente angebrachte Kühlplatten, die mit einem Strömungskanal für Kühlfluid/Kühlmittel versehen sind, gekühlt. Das Kühlmittel wird dabei in einem fahrzeugseitigen Kühlmittelkreislauf gekühlt. Ein Durchleiten von Wärme von Elektrik/Elektronik-Bauelementen/Komponenten in elektrisch leitendes Kühlmittel, insbesondere Wasser/Glykol-Gemisch, erfordert eine bauliche elektrische Trennung zwischen Elektrik/Elektronik-Bauelement und Kühlmittel, die jedoch gleichzeitig eine thermische Anbindung an das Kühlmittel sicherstellt. Elektrisch nichtleitende Werkstoffe sind bekannterweise physikalisch ebenfalls schlechte Wärmeleiter, sodass diese Anordnung stets einen hohen thermischen Widerstand darstellt. Aus diesem Grund wird oftmals ein separates Isolations- und Wärmeleitelement benötigt und es wird zur Überwindung des thermischen Widerstands eine große treibende Temperaturdifferenz zwischen Elektrik/Elektronik-Bauelement und Kühlmittel erforderlich. In der Folge ist eine zur Kühlung beziehungsweise Vermeidung einer Übertemperatur des Elektrik/Elektronik-Bauelements maximale zulässige Temperatur des Kühlmittels deutlich abzusenken, wodurch eine kühlmittelseitige Ausgestaltung einer Kühlplatte aufwendig ist, da die Kühlplatte meist großflächig und stark verrippt auszugestalten ist. Weiterhin ist ein erforderlicher Kühlmittelvolumenstrom stark erhöht und ein Durchmesser von erforderlichen Kühlmittelvorlaufleitungen beziehungsweise Kühlmittelrücklaufleitungen ist besonders groß. In Folge des hohen Kühlmittelvolumenstroms ist eine anteilige elektrische Förderleistung zum Betrieb einer Kühlmittelförderpumpe besonders hoch. Weiterhin ist ein besonders großes Gehäuse notwendig, sofern mehrere Elektrik/Elektronik-Bauteile innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses aufgenommen werden sollen, da die einzelnen Elektrik/Elektronik-Bauteile weiter voneinander beabstandet anzuordnen sind als nach ihrer rein elektrischen Verschaltung erforderlich, um ihren lokalen Wärmeeintrag in die Kühlplatte so weit zu begrenzen, dass eine erforderliche Wärmeabfuhr über die Kühlplatte in das Kühlmittel möglich ist. Die Kühlplatte hat hierbei üblicherweise die Funktion einer großen, schweren Wärmetauscherplatte, die zudem mehrschichtig aufgebaut ist, nämlich aus elektrischer Isolation/Thermoverklebung und metallischen Schichten, die einer verbreiternden, flächigen Verteilung eines Kühlmittelstroms dienen. Ausschließlich passiv gekühlte Elektrik/Elektronik-Komponenten sind oftmals in ihrer bauteilspezifischen Leistung begrenzt, da sie ohne aktive Kühlung ihre Betriebstemperaturbegrenzung bereits bei niedrigen elektrischen Lasten erreichen könnten. Weiterhin geht bei passiv gekühlten Elektrik/Elektronik-Bauteilen eine im Betrieb entstehende Abwärme in die Umgebung verloren und kann nicht zur Abwärmenutzung verwendet werden. So ist aus dem Stand der Technik auch bekannt, die Elektrik/ElektronikKomponenten insbesondere innerhalb von Steuergeräten auch direkt mittels eines (hoch-) dielektrischen Fluids, das vor allem einphasig unmittelbar die Wandungen der Elektrik/Elektronik-Komponenten oder auf ihnen angebrachte Kühlkörper umströmt gekühlt werden. So zeigt beispielsweise die noch nicht veröffentlichte Anmeldung DE 10 2024 118 149 der Anmelderin eine Elektronikkomponente für ein Kraftfahrzeug, mit einem einen Aufnahmeraum umschließenden Gehäuse, wenigstens einem elektrischen oder elektronischen Bauteil, welches in dem Aufnahmeraum aufgenommen ist, einem Wärmeleitelement, welches an einer zu kühlenden Oberfläche des Bauteils angeordnet und zum Wegleiten von Wärme von dem Bauteil ausgebildet ist, und mit einer Kühlflüssigkeitsführungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, eine dielektrische Kühlflüssigkeit zu dem Wärmeleitelement zu führen, wodurch das Wärmeleitelement von der Kühlflüssigkeit angeströmt und umströmt werden kann, wodurch Wärme von dem Wärmeleitelement an die Kühlflüssigkeit abgegeben werden kann. Das Bauteil ist dabei in einer Wärmeverteilplatte angeordnet, welche über eine Klebeverbindung mit dem Wär