[發明專利]電力電子單元

有效

• 申請號: 201980045992.0
• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN112640599B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 塞巴斯蒂安·埃格;馬蒂亞斯·甘茲;揚科·霍瓦特;尼克拉斯·庫爾;彼得·塞韋爾
• 申請（專利權）人: 馬勒國際有限公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;H01L23/473
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 羅小晨;劉繼富

本發明涉及一種具有至少一個印刷電路板并具有冷卻裝置的電力電子單元。印刷電路板具有至少一個電子部件，在熱傳遞區域中，至少一個電子部件以熱傳遞方式平放在印刷電路板的電子器件側上。冷卻裝置具有沖擊射流室，冷卻流體能夠通過所述沖擊射流室從入口流至出口，并且沖擊射流室以熱傳遞方式連接到印刷電路板的冷卻側，使得在電子部件中產生的電力損耗能夠被輸出至冷卻流體。根據本發明，冷卻裝置具有包括至少一個流動噴嘴的至少一個噴嘴板，流動噴嘴以距電子部件的熱傳遞區域一定距離來布置，使得流動噴嘴對通過入口流入的冷卻流體進行加速并且將其朝向電子部件的熱傳遞區域引導。

技術領域

本發明涉及一種具有至少一個電路板并具有冷卻裝置的電力電子單元。

背景技術

從現有技術中已知通用的電力電子單元。這些電力電子單元包括電路板，例如DBC板(DBC：直接敷銅)，在該電路板上布置并互連了電氣部件，例如具有絕緣柵電極(IGBT)的雙極晶體管、金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)或二極管。在電力電子單元的工作期間，電氣部件中產生電力損耗，該電力損耗導致電力電子單元中的電氣部件的溫度升高。在此，電氣部件的當前工作溫度取決于在這些電氣部件中流動的電流，并且必須滿足最大允許工作溫度。這里，工作溫度取決于工作點——電流、電壓、頻率、相位角、調制的程度——和冷卻。因此，最大允許工作溫度和溫度變化的次數構成了電力電子單元工作期間的限制因素。

為了釋放電力損耗并因此保護電氣部件免受損壞和故障，電氣部件必須被冷卻。這能夠直接或間接地進行。在間接冷卻的情況下，電氣部件經由熱連接層(所謂的熱接口材料(TIM))連接到散熱器(例如冷卻流體能夠流過的冷卻板)。由于連接層對熱阻有顯著貢獻，所以在較高熱流密度的情況下，應當對電力電子單元直接冷卻而無需連接層。在此，電路板形成冷卻流體能夠流過的通道的壁。由于電路板，例如DBT板通過陶瓷板電絕緣，所以不需要電氣部件與冷卻流體的額外絕緣，并且電路板以及電氣部件能夠直接被冷卻。

然而，根據已知的冷卻概念，在電路板上能夠產生局部溫度升高，所謂的熱點。這些對應于各個溫度升高的電氣部件。局部溫度升高對于電力電子器件的有效工作起到決定性的作用并且決定了電力電子單元的當前工作溫度。不利的是，溫度升高較少的電氣部件以及由此的整個電力電子單元不能夠被最佳地操作。

發明內容

因此，本發明的目的是，提出一種用于通用電力電子單元的改進的或者至少替代的實施例，在該實施例中克服了所述缺點。

本發明基于這樣的總體思路，即，針對性地將在電力電子單元中形成的局部溫度升高(所謂的熱點)調平，以便因此能夠使電力電子單元更有效地工作。電力電子單元包括至少一個電路板和至少一個冷卻裝置。該至少一個電路板包括至少一個電子部件，該至少一個電子部件以熱傳遞的方式平放在至少一個電路板的電子器件側的熱傳遞區域中。在此，冷卻裝置包括至少一個沖擊射流室，冷卻流體能夠通過該沖擊射流室從入口流至出口。此外，沖擊射流室在與電子器件側相對定位的冷卻側上被熱傳遞地連接到至少一個電路板，使得在至少一個電子部件中產生的電力損耗能夠在熱傳遞區域中被傳遞到沖擊射流室中的冷卻流體。根據本發明，冷卻裝置包括至少一個噴嘴板，至少一個噴嘴板具有至少一個流動噴嘴。噴嘴板設置在沖擊射流室中，并且將沖擊射流室分成至少一個入口側入口室和至少一個出口側出口室。這里，至少一個入口室和至少一個出口室經由至少一個流動噴嘴彼此流體地連接。此外，至少一個流動噴嘴與至少一個電子部件的熱傳遞區域間隔開地布置，使得至少一個流動噴嘴對通過入口流入的冷卻流體進行加速并引導該冷卻流體朝向電子部件的熱傳遞區域。沖擊噴射室至少在一側上能夠通過電路板與外部分隔開。