[发明专利]电力电子单元

说明书

本发明涉及一种具有至少一个印刷电路板并具有冷却装置的电力电子单元。印刷电路板具有至少一个电子部件，在热传递区域中，至少一个电子部件以热传递方式平放在印刷电路板的电子器件侧上。冷却装置具有冲击射流室，冷却流体能够通过所述冲击射流室从入口流至出口，并且冲击射流室以热传递方式连接到印刷电路板的冷却侧，使得在电子部件中产生的电力损耗能够被输出至冷却流体。根据本发明，冷却装置具有包括至少一个流动喷嘴的至少一个喷嘴板，流动喷嘴以距电子部件的热传递区域一定距离来布置，使得流动喷嘴对通过入口流入的冷却流体进行加速并且将其朝向电子部件的热传递区域引导。

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个电路板并具有冷却装置的电力电子单元。

背景技术

从现有技术中已知通用的电力电子单元。这些电力电子单元包括电路板，例如DBC板(DBC：直接敷铜)，在该电路板上布置并互连了电气部件，例如具有绝缘栅电极(IGBT)的双极晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或二极管。在电力电子单元的工作期间，电气部件中产生电力损耗，该电力损耗导致电力电子单元中的电气部件的温度升高。在此，电气部件的当前工作温度取决于在这些电气部件中流动的电流，并且必须满足最大允许工作温度。这里，工作温度取决于工作点——电流、电压、频率、相位角、调制的程度——和冷却。因此，最大允许工作温度和温度变化的次数构成了电力电子单元工作期间的限制因素。

为了释放电力损耗并因此保护电气部件免受损坏和故障，电气部件必须被冷却。这能够直接或间接地进行。在间接冷却的情况下，电气部件经由热连接层(所谓的热接口材料(TIM))连接到散热器(例如冷却流体能够流过的冷却板)。由于连接层对热阻有显著贡献，所以在较高热流密度的情况下，应当对电力电子单元直接冷却而无需连接层。在此，电路板形成冷却流体能够流过的通道的壁。由于电路板，例如DBT板通过陶瓷板电绝缘，所以不需要电气部件与冷却流体的额外绝缘，并且电路板以及电气部件能够直接被冷却。

然而，根据已知的冷却概念，在电路板上能够产生局部温度升高，所谓的热点。这些对应于各个温度升高的电气部件。局部温度升高对于电力电子器件的有效工作起到决定性的作用并且决定了电力电子单元的当前工作温度。不利的是，温度升高较少的电气部件以及由此的整个电力电子单元不能够被最佳地操作。

发明内容

因此，本发明的目的是，提出一种用于通用电力电子单元的改进的或者至少替代的实施例，在该实施例中克服了所述缺点。

本发明基于这样的总体思路，即，针对性地将在电力电子单元中形成的局部温度升高(所谓的热点)调平，以便因此能够使电力电子单元更有效地工作。电力电子单元包括至少一个电路板和至少一个冷却装置。该至少一个电路板包括至少一个电子部件，该至少一个电子部件以热传递的方式平放在至少一个电路板的电子器件侧的热传递区域中。在此，冷却装置包括至少一个冲击射流室，冷却流体能够通过该冲击射流室从入口流至出口。此外，冲击射流室在与电子器件侧相对定位的冷却侧上被热传递地连接到至少一个电路板，使得在至少一个电子部件中产生的电力损耗能够在热传递区域中被传递到冲击射流室中的冷却流体。根据本发明，冷却装置包括至少一个喷嘴板，至少一个喷嘴板具有至少一个流动喷嘴。喷嘴板设置在冲击射流室中，并且将冲击射流室分成至少一个入口侧入口室和至少一个出口侧出口室。这里，至少一个入口室和至少一个出口室经由至少一个流动喷嘴彼此流体地连接。此外，至少一个流动喷嘴与至少一个电子部件的热传递区域间隔开地布置，使得至少一个流动喷嘴对通过入口流入的冷却流体进行加速并引导该冷却流体朝向电子部件的热传递区域。冲击喷射室至少在一侧上能够通过电路板与外部分隔开。