DE102024129415A1

DE102024129415A1 - Cooling element of a cooling device for an electronic computing unit for a motor vehicle, cooling device and electronic computing unit

Info

Publication number: DE102024129415A1
Application number: DE102024129415.9A
Authority: DE
Inventors: Erim Cakir; Stefan Wujanicz; Solomonraj Rajasekar
Original assignee: Connaught Electronics Ltd
Current assignee: Connaught Electronics Ltd
Priority date: 2024-10-11
Filing date: 2024-10-11
Publication date: 2026-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlelement (3) einer Kühlvorrichtung (4) für eine elektronische Recheneinrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit zumindest einer Kühlplatte (7) zum Kühlen von zumindest einer Leiterplatte (8, 9) der elektronischen Recheneinrichtung (2), wobei die Kühlplatte (7) über ein Kühlfluid (6) gekühlt ist, wobei zumindest an einer Seite (10, 15, 16) der Kühlplatte (7), welche nicht an die Leiterplatte (8, 9) grenzt, ein wärmeabsorbierendes Material (11) ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Kühlvorrichtung (4) sowie eine elektronische Recheneinrichtung (2).The invention relates to a cooling element (3) of a cooling device (4) for an electronic computing device (2) for a motor vehicle (1), comprising at least one cooling plate (7) for cooling at least one circuit board (8, 9) of the electronic computing device (2), wherein the cooling plate (7) is cooled by a cooling fluid (6), and wherein at least on one side (10, 15, 16) of the cooling plate (7), which does not border the circuit board (8, 9), a heat-absorbing material (11) is formed. The invention further relates to a cooling device (4) and an electronic computing device (2).

Description

Die nachfolgende Erfindung betrifft ein Kühlelement einer Kühlvorrichtung für eine elektronische Recheneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einer Kühlplatte zum Kühlen von zumindest einer Leiterplatte der elektronischen Recheneinrichtung, wobei die Kühlplatte über ein Kühlfluid gekühlt ist. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Kühlvorrichtung sowie eine elektronische Recheneinrichtung.The following invention relates to a cooling element of a cooling device for an electronic computing unit for a motor vehicle, comprising at least one cooling plate for cooling at least one circuit board of the electronic computing unit, wherein the cooling plate is cooled by a cooling fluid. The invention further relates to a corresponding cooling device and an electronic computing unit.

Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass elektronische Recheneinrichtungen, insbesondere elektronische Komponenten der elektronischen Recheneinrichtung, im Betrieb Wärme erzeugen. Die erzeugte Wärme kann dabei zu einer Beschädigung beziehungsweise Zerstörung der elektronischen Bauteile oder gar der gesamten elektronischen Recheneinrichtung führen. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, die entsprechende Wärme abzuführen. Des Weiteren kann bei einer Erhitzung der elektronischen Bauteile eine reduzierte Rechenleistung beziehungsweise Rechenkapazität zu verzeichnen sein.It is already known from the prior art that electronic computing devices, and in particular their electronic components, generate heat during operation. This heat can lead to damage or even destruction of the electronic components or the entire electronic computing device. Therefore, dissipating this heat is crucial. Furthermore, overheating of the electronic components can result in reduced computing power or capacity.

Aus dem Stand der Technik sind hierzu bereits entsprechende Kühleinrichtungen bekannt, welche ein Kühlen durchführen. Hierzu kann beispielsweise eine Kühlplatte vorgesehen sein, welche von einem Kühlfluid durchströmt werden kann und somit die Wärme aufnimmt und aus der elektronischen Recheneinrichtung herausführt. Des Weiteren sind beispielsweise Lüfter bekannt, welche eine Luftströmung erzeugen und somit die warme Luft von den entsprechenden elektronischen Bauteilen abführen können.Suitable cooling devices for this purpose are already known in the prior art. For example, a cooling plate can be used, through which a cooling fluid flows, thus absorbing the heat and dissipating it from the electronic computing device. Furthermore, fans are known that generate an airflow and thus remove the warm air from the relevant electronic components.

Nachteilig am Stand der Technik ist, dass bei einem Ausfall der Lüftereinrichtung oder einer Pumpe für das Kühlfluid keine Kühlung der Leiterplatte beziehungsweise des elektronischen Bauteils zu verzeichnen ist. Somit kann in einem entsprechenden Fall es zu einer Zerstörung beziehungsweise Beeinträchtigung der elektronischen Recheneinrichtung kommen. Es besteht daher der Bedarf einer verbesserten Kühlung der elektronischen Recheneinrichtung.A disadvantage of the current state of the art is that if the fan or cooling fluid pump fails, the circuit board or electronic component is not cooled. This can lead to damage or impairment of the electronic computing device. Therefore, improved cooling of the electronic computing device is needed.

Die CN 111 477 993 stellt ein effizientes Wärmemanagementsystem für ein Leistungsbatteriepaket bereit. Das System umfasst eine Batteriepack-Wärmeableitungs-Strömungskanalvorrichtung, eine Energiespeichervorrichtung, einen Heizkörper und eine elektronische Steuereinheit, wobei ein Auslass der Batteriepack-Wärmeableitungs-Strömungskanalvorrichtung über eine erste Rohrleitung mit einem Einlass des Heizkörpers verbunden ist, ein Auslass des Heizkörpers über eine zweite Rohrleitung mit einem Einlass der Batteriepack-Wärmeableitungs-Strömungskanalvorrichtung verbunden ist; ein Einlass der Energiespeichervorrichtung über ein erstes Abzweigrohr mit der ersten Rohrleitung verbunden ist; ein Auslass der Energiespeichervorrichtung über ein zweites Abzweigrohr mit der ersten Rohrleitung beziehungsweise der zweiten Rohrleitung verbunden ist; ein erstes elektromagnetisches Ventil, an der ersten Abzweigleitung angeordnet; ein zweites elektromagnetisches Ventil auf einer Seite, nahe dem Heizkörper, der ersten Rohrleitung zugeordnet; ein drittes elektromagnetisches Ventil an der ersten Rohrleitung zwischen der ersten Abzweigleitung und der zweiten Abzweigleitung; und ein viertes elektromagnetisches Ventil auf der Seite, nahe der zweiten Rohrleitung, der zweiten Abzweigleitung, und die elektronische Steuereinheit elektrisch mit dem ersten elektromagnetischen Ventil, dem zweiten elektromagnetischen Ventil, dem dritten elektromagnetischen Ventil und dem vierten elektromagnetischen Ventil verbunden ist.The CN 111 477 993 Provides an efficient thermal management system for a power battery pack. The system comprises a battery pack heat dissipation flow duct device, an energy storage device, a radiator, and an electronic control unit, wherein an outlet of the battery pack heat dissipation flow duct device is connected via a first pipe to an inlet of the radiator; an outlet of the radiator is connected via a second pipe to an inlet of the battery pack heat dissipation flow duct device; an inlet of the energy storage device is connected via a first branch pipe to the first pipe; an outlet of the energy storage device is connected via a second branch pipe to the first pipe and the second pipe, respectively; a first electromagnetic valve is arranged on the first branch pipe; a second electromagnetic valve is located on one side, near the radiator, of the first pipe; and a third electromagnetic valve is located on the first pipe between the first branch pipe and the second branch pipe. and a fourth electromagnetic valve on the side, near the second pipeline, the second branch line, and the electronic control unit is electrically connected to the first electromagnetic valve, the second electromagnetic valve, the third electromagnetic valve and the fourth electromagnetic valve.

Die CN 117 175 059 A offenbart ein Wärmemanagementsystem für Batterien und ein Wärmemanagementverfahren, wobei das Wärmemanagementsystem für Batterien ein Batteriemodul umfasst, das Batteriemodul eine Vielzahl von Batterien umfasst, die in Abständen angeordnet sind, ein Phasenwechselmaterial in einem Spalt zwischen den Batterien angeordnet ist und eine Flüssigkeitskühlleitung in dem Phasenwechselmaterial angeordnet ist; der Temperatursensor an der Seitenwand der Batterie angeordnet ist, der Wärmetauscher mit einer Flüssigkeitskühlleitung verbunden ist und der Wärmetauscher mit einer Klimaanlage verbunden ist und zum Austausch von Wärme für die Flüssigkeitskühlleitung verwendet wird; die Rotorpumpe mit einem Kühlwassertank verbunden ist und zum Bereitstellen von Kühlflüssigkeit für die Flüssigkeitskühlleitung; und die elektronische Steuereinheit elektrisch mit der Rotorpumpe und dem Temperatursensor verbunden ist und zum Empfangen der von dem Temperatursensor erfassten Temperatur und zum Steuern der Rotorpumpe verwendet wird.The CN 117 175 059 A Disclosing a thermal management system for batteries and a thermal management method, wherein the thermal management system for batteries comprises a battery module, the battery module comprises a plurality of batteries arranged at intervals, a phase change material is arranged in a gap between the batteries, and a liquid cooling line is arranged in the phase change material; the temperature sensor is arranged on the side wall of the battery, the heat exchanger is connected to a liquid cooling line, and the heat exchanger is connected to an air conditioner and is used for heat exchange for the liquid cooling line; the rotor pump is connected to a cooling water tank and is used for supplying coolant to the liquid cooling line; and the electronic control unit is electrically connected to the rotor pump and the temperature sensor and is used for receiving the temperature detected by the temperature sensor and for controlling the rotor pump.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kühlelement, eine Kühlvorrichtung sowie eine elektronische Recheneinrichtung zu schaffen, mittels welcher ein verbessertes Kühlen eines elektronischen Bauteils auf einer Leiterplatte der elektronischen Recheneinrichtung realisiert werden kann.The object of the present invention is to provide a cooling element, a cooling device and an electronic computing device by means of which improved cooling of an electronic component on a circuit board of the electronic computing device can be achieved.

Diese Aufgabe wird durch ein Kühlelement, eine Kühlvorrichtung sowie eine elektronische Recheneinrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.This problem is solved by a cooling element, a cooling device, and an electronic computing device according to the independent claims. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Kühlelement mit einer Kühlvorrichtung für eine elektronische Recheneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einer Kühlplatte zum Kühlen von zumindest einer Leiterplatte der elektronischen Recheneinrichtung, wobei die Kühlplatte über ein Kühlfluid gekühlt ist.A first aspect of the invention relates to a cooling element with a cooling device for an electric Electronic computing device for a motor vehicle, with at least one cooling plate for cooling at least one circuit board of the electronic computing device, wherein the cooling plate is cooled via a cooling fluid.

Es ist dabei vorgesehen, dass zumindest an einer Seite der Kühlplatte, welche nicht an die Leiterplatte grenzt, ein wärmeabsorbierendes Material ausgebildet ist.It is provided that at least on one side of the cooling plate, which does not border the circuit board, a heat-absorbing material is formed.

Somit kann zusätzlich zur fluidischen Kühlung der Kühlplatte noch das wärmeabsorbierende Material bereitgestellt werden. Insbesondere bei einem Ausfall der fluidischen Kühlung kann somit das wärmeabsorbierende Material noch zusätzlich Wärme aufnehmen und für eine Kühlung der Leiterplatte, insbesondere eines elektronischen Bauteils auf der Leiterplatte, welches im Betrieb Wärme erzeugt, führen.In addition to fluidic cooling of the cooling plate, heat-absorbing material can also be provided. Particularly in the event of a fluidic cooling failure, the heat-absorbing material can absorb additional heat and thus cool the circuit board, especially an electronic component on the board that generates heat during operation.

Dabei ist das wärmeabsorbierende Material insbesondere derart bereitgestellt, dass dies im Normalbetrieb keine Wärme absorbiert und lediglich bei einem Ausfall, beispielsweise bei einer Überschreitung einer vorgegebenen Temperatur für das Kühlfluid, entsprechend mit der Wärmeabsorption beginnt. Somit dient das wärmeabsorbierende Material als redundante Kühlquelle, sollte der Kühlkreislauf beispielsweise ausfallen.The heat-absorbing material is specifically designed so that it does not absorb heat during normal operation and only begins absorbing heat in the event of a failure, for example, if a predetermined temperature for the cooling fluid is exceeded. Thus, the heat-absorbing material serves as a redundant cooling source should the cooling circuit fail.

Insbesondere wird somit eine sekundäre beziehungsweise eine Hilfskühlung vorgeschlagen, die beispielsweise auf Basis eines Wärmeaufnahmematerials bereitgestellt wird, und beispielsweise in einem Raum zwischen Außenwänden der Kühlplatte gefüllt ist. Im Falle eines Ausfalls des Kühlmittelflusses in der Kühlplatte aufgrund einer Störung des Kühlmittelsystems liefert das wärmeabsorbierende Material genügend Zeit, um das System sicher abzuschalten, bevor es beispielsweise überhitzt. Die Hilfskühlung ist als Teil der Hauptkühlung an die Kühlplatte angebunden, um diese alle in einer einzigen geschlossenen Hülle zusammenzuhalten.In particular, a secondary or auxiliary cooling system is proposed, provided, for example, by a heat-absorbing material and located in a space between the outer walls of the cooling plate. In the event of a failure of the coolant flow in the cooling plate due to a malfunction in the cooling system, the heat-absorbing material provides sufficient time to safely shut down the system before it overheats, for example. The auxiliary cooling system is connected to the cooling plate as part of the primary cooling system, keeping everything within a single, enclosed unit.

Insbesondere ist somit das wärmeabsorbierende Material im Wesentlichen benachbart zur Kühlplatte selbst ausgebildet.In particular, the heat-absorbing material is thus essentially located adjacent to the cooling plate itself.

Mit anderen Worten ist der wärmeabsorbierende Teil der Kühlung vorgeschlagen, welcher insbesondere das Design vereinfacht. Sowohl Haupt- als auch Hilfskühlung sind integriert und in einem einzigen geschlossenen Gehäusekomponentendesign untergebracht. Dies eliminiert eine weitere Unterbringung der Bauteile für Hilfskühlmaterial in der elektronischen Recheneinrichtung beziehungsweise in den Gehäusen. Des Weiteren ermöglicht das Kühlplattendesign die Wärmeübertragung zwischen Kühlmittel und dem wärmeabsorbierenden Material auf effiziente Weise und hält sie somit in demselben geschlossenen Hülsen-/Plattendesign.In other words, the heat-absorbing part of the cooling system is proposed, which significantly simplifies the design. Both primary and auxiliary cooling are integrated and housed in a single, enclosed housing component design. This eliminates the need for separate components for auxiliary cooling material within the electronic computing device or enclosures. Furthermore, the cooling plate design enables efficient heat transfer between the coolant and the heat-absorbing material, thus keeping them contained within the same enclosed sleeve/plate design.

Die Kühlplatte ist damit insbesondere als Teil eines Kühlkreislaufes mit Kühlfluid ausgebildet. Eine Pumpe für den Kühlmittelkreis kann dabei außerhalb des Kühlelements ausgebildet sein. Ein Kühlmittel, auch Kühlfluid genannt, ist eine Flüssigkeit, die in Kühlsystemen eingesetzt wird, um Wärme abzuführen und so die Betriebstemperatur zu regulieren. Das Kühlmittel zirkuliert durch das Kühlsystem und nimmt die Wärme des Geräts auf, bevor es an einen Wärmeübertrager weitergeleitet wird, wo die Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Das am häufigsten verwendete Kühlmittel in Automobilkühlsystemen ist ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, wie z.B. Ethylenglykol oder Propylenglykol. Dieses Gemisch hat einen niedrigeren Gefrierpunkt als reines Wasser und verhindert so, dass das Kühlmittel bei kalten Temperaturen einfriert und das Kühlsystem beschädigt. Darüber hinaus erhöht das Frostschutzmittel den Siedepunkt des Kühlmittels, was dazu beiträgt, Überhitzungen des Motors zu vermeiden. Andere Arten von Kühlfluiden werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, wie z.B. in industriellen Prozessen, Klimaanlagen oder Heizungssystemen. Diese Flüssigkeiten können aus einer Vielzahl von Chemikalien bestehen, einschließlich Ölen, Estern, Glykolen und Salzlösungen.The cooling plate is thus specifically designed as part of a cooling circuit with coolant. A pump for the coolant circuit can be located outside the cooling element. A coolant, also called a cooling fluid, is a liquid used in cooling systems to dissipate heat and thus regulate the operating temperature. The coolant circulates through the cooling system and absorbs the heat from the device before being transferred to a heat exchanger, where the heat is released to the environment. The most common coolant used in automotive cooling systems is a mixture of water and antifreeze, such as ethylene glycol or propylene glycol. This mixture has a lower freezing point than pure water, thus preventing the coolant from freezing at cold temperatures and damaging the cooling system. Furthermore, the antifreeze raises the boiling point of the coolant, which helps prevent engine overheating. Other types of coolants are used in various applications, such as industrial processes, air conditioning, and heating systems. These liquids can consist of a variety of chemicals, including oils, esters, glycols, and salt solutions.

Ein Kühlkreislauf ist dabei ein geschlossenes System von Rohren, Schläuchen, Ventilen und Komponenten, das dazu dient, Wärme aus einem Gerät abzuführen. Das Herzstück des Kühlkreislaufs ist der Kühler, in dem das heiße Kühlmittel durch einen Wärmeübertrager geleitet wird, wo die Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Der Kühlkreislauf ist dabei insbesondere im Ausführungsbeispiel aus folgenden Hauptkomponenten gebildet: In der elektronischen Recheneinrichtung erhitzt sich das Kühlmittel durch den Betrieb und gibt die Wärme an einen Kühler ab. Der Kühler ist ein Wärmeübertrager, in dem das heiße Kühlmittel durch kleine Rohre geleitet wird, während kalte Luft von außen durch den Kühler strömt und die Wärme aufnimmt. Dadurch wird das Kühlmittel abgekühlt und kann erneut in die elektronische Recheneinrichtung zurückfließen. Der Thermostat ist ein Ventil, das die Durchflussmenge des Kühlmittels durch den Kühler reguliert. Wenn beispielsweise die elektronische Recheneinrichtung kalt ist, schließt der Thermostat und leitet das heiße Kühlmittel direkt zur elektronischen Recheneinrichtung zurück. Sobald die elektronische Recheneinrichtung eine bestimmte Temperatur erreicht hat, öffnet der Thermostat und lässt das Kühlmittel durch den Kühler zirkulieren. Die Pumpe ist eine Pumpe, die das Kühlmittel durch den Kühlkreislauf pumpt. Diese sorgt dafür, dass das Kühlmittel ständig zirkuliert und so die Wärme abführt. Das Expansionsgefäß ist ein Reservoir, in dem überschüssiges Kühlmittel gespeichert wird, wenn die elektronische Recheneinrichtung abkühlt und das Volumen des Kühlmittels abnimmt. Wenn die elektronische Recheneinrichtung warm wird und das Volumen des Kühlmittels zunimmt, fließt es aus dem Expansionsgefäß in den Kühlkreislauf zurück.A cooling circuit is a closed system of pipes, hoses, valves, and components designed to dissipate heat from a device. The core of the cooling circuit is the radiator, in which the hot coolant is circulated through a heat exchanger, where the heat is transferred to the surroundings. In this particular embodiment, the cooling circuit consists of the following main components: In the electronic computer, the coolant heats up during operation and transfers the heat to a radiator. The radiator is a heat exchanger in which the hot coolant is circulated through small pipes, while cold air from the outside flows through the radiator and absorbs the heat. This cools the coolant, allowing it to flow back into the electronic computer. The thermostat is a valve that regulates the flow rate of the coolant through the radiator. For example, when the electronic computer is cold, the thermostat closes and directs the hot coolant straight back to the computer. Once the computer reaches a certain temperature, the thermostat opens, allowing the coolant to circulate through the radiator. The pump circulates the coolant through the cooling circuit. This ensures that the coolant circulates constantly, thus dissipating heat. The expansion vessel is a reservoir in which excess coolant is stored. The coolant is stored when the electronic computer cools down and the volume of coolant decreases. When the electronic computer warms up and the volume of coolant increases, it flows back from the expansion vessel into the cooling circuit.

Die abgeführte Wärme kann beispielsweise auch zum Beheizen eines Innenraums oder andere Bauteile, wie beispielsweis eine Batterie, genutzt werden.The heat extracted can also be used, for example, to heat an interior space or other components, such as a battery.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das wärmeabsorbierende Material ein Phasenwechselmaterial. Bei dem Phasenwechselmaterial, welches auch als Phase Change Material bezeichnet werden kann, handelt es sich um Material, das Energie in Form von Wärme aufnimmt und abgeben kann, während es seinen Aggregatszustand ändert. In der Regel wechselt das Phasenwechselmaterial ab einer bestimmten Temperatur vom festen in den flüssigen Zustand oder umgekehrt. Bei diesem Phasenwechselprozess absorbiert das Phasenwechselmaterial eine große Menge Wärme, ohne dass es sich stark erwärmt, was es zu einem effizienten Wärmeaufnahmematerial macht. Sobald die Temperatur wieder sinkt, gibt das Phasenwechselmaterial die gespeicherte Wärme wieder ab und wechselt zurück in den festen Zustand. Somit kann höchsteffizient eine sekundäre Kühlung der Leiterplatte realisiert werden.In one advantageous embodiment, the heat-absorbing material is a phase-change material. Phase-change materials, also known as phase change materials, are materials that can absorb and release energy in the form of heat while changing their state of matter. Typically, at a certain temperature, the phase-change material transitions from a solid to a liquid state, or vice versa. During this phase-change process, the material absorbs a large amount of heat without significantly heating up, making it an efficient heat-absorbing material. Once the temperature drops again, the phase-change material releases the stored heat and returns to the solid state. This allows for highly efficient secondary cooling of the printed circuit board.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass die Kühlplatte zumindest ein Fluidleitelement aufweist. Insbesondere kann das Fluidleitelement im Wesentlichen in einem Innenraum der Kühlplatte als Erhebung ausgebildet sein. Somit kann das Fluid eine Strömungsrichtung durch das Fluidleitelement erhalten. Dadurch ist es ermöglicht, dass höchsteffizient eine Kühlung der Kühlplatte realisiert werden kann.In a further advantageous embodiment, the cooling plate is provided with at least one fluid guide element. In particular, the fluid guide element can be formed as a raised section within an interior space of the cooling plate. This allows the fluid to flow through the fluid guide element in a specific direction. As a result, highly efficient cooling of the cooling plate can be achieved.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kühlplatte eine Kühlstruktur aufweist, welche mäanderförmig innerhalb der Kühlplatte ausgebildet ist. Insbesondere die mäanderförmige Form ermöglicht es, einen entsprechenden Fluss des Fluids innerhalb der Kühlplatte realisieren zu können. Durch die Mäanderform kann zuverlässig eine große Menge an Wärme über die Kühlplatte aufgenommen werden. Die Mäanderform ermöglicht somit ein effizientes Kühlen der zumindest einen Leiterplatte der elektronischen Recheneinrichtung.It has also proven advantageous for the cooling plate to have a meandering cooling structure. In particular, the meandering shape allows for a sufficient flow of fluid within the cooling plate. This meandering shape enables a large amount of heat to be reliably absorbed by the cooling plate. The meandering shape thus allows for efficient cooling of at least one circuit board of the electronic computing device.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kühlplatte eine Fluideintrittsöffnung und eine Fluidaustrittsöffnung aufweist. Die Fluideintrittsöffnung und die Fluidaustrittsöffnung können beispielsweise mit einer Pumpe der Kühlvorrichtung verbunden sein. Dabei kann die Pumpe sich im Wesentlichen in der Nähe des Kühlelements befinden oder auch disloziert von dem Kühlelement befinden. Alternativ kann die Pumpe auch direkt an das Kühlelement angeschlossen sein. Durch die Fluideintrittsöffnung kann ein zuverlässiger Fluss über die Kühlplatte zur Fluidaustrittsöffnung realisiert werden. Somit kann ein Fluidaustausch realisiert werden, wodurch die Wärme zuverlässig von der Kühlplatte transportiert werden kann.It has also proven advantageous for the cooling plate to have a fluid inlet and a fluid outlet. These inlet and outlet openings can be connected to a pump within the cooling device. The pump can be located close to the cooling element or at a distance from it. Alternatively, the pump can be directly connected to the cooling element. A reliable flow of fluid across the cooling plate to the outlet is ensured through the inlet opening. This facilitates fluid exchange, enabling reliable heat transfer from the cooling plate.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Kühlplatte im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist und das wärmeabsorbierende Material an zumindest zwei Seiten, insbesondere an drei Seiten der quaderförmigen Kühlplatte ausgebildet ist. Beispielsweise kann auf einer Oberseite der quaderförmigen Kühlplatte die Leiterplatte angeordnet werden. Auch kann auf einer Unterseite der Kühlplatte eine weitere Leiterplatte angeordnet werden. Die Seiten der Kühlplatte sind dann entsprechend frei und können von dem wärmeabsorbierenden Material umgeben sein. Dabei kann beispielsweise eine Seite nicht von dem wärmeabsorbierenden Material umgeben sein, da dort beispielsweise die Fluideintrittsöffnung sowie die Fluidaustrittsöffnung ausgebildet sind. Somit kann eine zuverlässige Anordnung des wärmeabsorbierenden Materials um die Kühlplatte herum realisiert werden.Another advantageous embodiment provides that the cooling plate is essentially cuboid in shape and that the heat-absorbing material is formed on at least two sides, and in particular on three sides, of the cuboid cooling plate. For example, a printed circuit board can be arranged on one of the top sides of the cuboid cooling plate. Another printed circuit board can also be arranged on one of the bottom sides of the cooling plate. The sides of the cooling plate are then correspondingly free and can be surrounded by the heat-absorbing material. One side, for example, may not be surrounded by the heat-absorbing material because it contains the fluid inlet and outlet openings. This allows for a reliable arrangement of the heat-absorbing material around the cooling plate.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Oberseite der Kühlplatte zum Anordnen an eine erste Leiterplatte ausgebildet ist und eine Unterseite der Kühlplatte zum Anordnen an einer zweiten Leiterplatte ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann eine Art Sandwichstruktur bereitgestellt werden, so dass zwei Leiterplatten, insbesondere mit ihren wärmeerzeugenden elektronischen Bauteilen, in Richtung der Kühlplatte angeordnet werden. Somit kann die Wärme zuverlässig von zwei Leiterplatten absorbiert werden, wodurch eine recheneffiziente elektronische Recheneinrichtung bereitgestellt werden kann.It has also proven advantageous to have a top side of the cooling plate designed for placement against a first printed circuit board (PCB) and a bottom side designed for placement against a second PCB. In other words, a sandwich structure can be provided, allowing two PCBs, particularly those with heat-generating electronic components, to be positioned facing the cooling plate. This enables reliable heat absorption by both PCBs, resulting in a computationally efficient electronic computing device.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kühlplatte aus einem metallischen Material ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Kühlplatte aus Kupfer ausgebildet sein. It has also proven advantageous if the cooling plate is made of a metallic material. For example, the cooling plate can be made of copper.

Insbesondere das metallische Material beziehungsweise Kupfer hat einen sehr hohen Wärmeleitkoeffizienten, so dass dieses zuverlässig die Wärme von dem elektronischen Bauteil an beispielsweise das Kühlfluid und an das wärmeabsorbierende Material weitergeben kann. Somit kann eine effiziente Kühlung der zumindest einen Leiterplatte realisiert werden.In particular, the metallic material, or copper in particular, has a very high thermal conductivity, allowing it to reliably transfer heat from the electronic component to, for example, the cooling fluid and the heat-absorbing material. This enables efficient cooling of at least one circuit board.

Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kühlplatte zweiteilig ausgebildet ist und das wärmeabsorbierende Material zwischen einem ersten Teil der Kühlplatte und einem zweiten Teil der Kühlplatte ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann bereits durch die Kühlplatte selbst eine Sandwichform bereitgestellt werden. Somit kann beispielsweise der erste Teil als oberer Teil der Kühlplatte angesehen werden und der zweite Teil als unterer Teil der Kühlplatte angesehen werden. Zwischen den beiden Teilen ist dann wiederum das wärmeabsorbierende Material angeordnet. Somit kann von den beiden Teilen das wärmeabsorbierende Material Wärme aufnehmen, sollte es beispielsweise zu einer Überhitzung aufgrund eines Ausfalls der Pumpe kommen.It has also proven advantageous if the cooling plate is designed in two parts and The heat-absorbing material is formed between a first part of the cooling plate and a second part. In other words, the cooling plate itself can provide a sandwich structure. Thus, the first part can be considered the upper part of the cooling plate, and the second part the lower part. The heat-absorbing material is then positioned between these two parts. This allows the heat-absorbing material to absorb heat from both parts should overheating occur, for example, due to a pump failure.

Dabei hat es sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn der erste Teil und der zweite Teil fluidisch miteinander verbunden sind, wobei die fluidische Verbindung sich durch das wärmeabsorbierende Material erstreckt. Somit kann ein Fluidfluss durch den ersten Teil über die fluidische Verbindung zum zweiten Teil realisiert werden. Dadurch ist es lediglich notwendig, dass beispielsweise der erste Teil eine Fluideintrittsöffnung aufweist und der zweite Teil eine Fluidaustrittsöffnung aufweist und somit ein einfacher Kühlkreislauf ausgebildet werden kann. Es ist somit ermöglicht, dass ein Fluidfluss durch den ersten Teil über die fluidische Verbindung zum zweiten Teil realisiert werden kann. Somit kann auf einfache Art und Weise und dennoch hocheffizient eine Kühlung der Leiterplatte realisiert werden.It has proven advantageous to connect the first and second parts fluidically, with the fluidic connection extending through the heat-absorbing material. This allows fluid to flow from the first part to the second part via the fluidic connection. Therefore, it is only necessary for the first part to have a fluid inlet and the second part a fluid outlet, thus creating a simple cooling circuit. This enables fluid to flow from the first part to the second part via the fluidic connection, allowing for simple yet highly efficient cooling of the circuit board.

Dabei hat es sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn der erste Teil und der zweite Teil jeweils zumindest ein Fluidleitelement aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann der erste Teil und/oder der zweite Teil eine entsprechende Kühlstruktur, beispielsweise eine mäanderförmige Kühlstruktur, aufweisen. Somit kann ein verbesserter Fluss des Fluids über den ersten Teil und den zweiten Teil realisiert werden, wodurch eine hocheffiziente Wärmeabsorbierung über die Kühlplatte realisiert werden kann.It has also proven advantageous if both the first and second parts each have at least one fluid guide element. Alternatively or additionally, the first and/or second part can have a suitable cooling structure, for example, a meandering cooling structure. This allows for improved fluid flow through the first and second parts, resulting in highly efficient heat absorption via the cooling plate.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass der erste Teil eine Fluideintrittsöffnung und der zweite Teil eine Fluidaustrittsöffnung aufweist. Insbesondere sind dann der erste Teil und der zweite Teil miteinander fluidisch verbunden. Somit kann mit lediglich einem einzigen Kühlkreislauf sowohl der erste Teil als auch der zweite Teil fluidisch gekühlt werden.In a further advantageous embodiment, the first part has a fluid inlet opening and the second part a fluid outlet opening. In particular, the first part and the second part are then fluidically connected. Thus, both the first part and the second part can be fluidically cooled with just a single cooling circuit.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der erste Teil zum Anordnen einer ersten Leiterplatte ausgebildet ist und der zweite Teil zum Anordnen einer zweiten Leiterplatte angeordnet ist. Mit anderen Worten kann beispielsweise an dem ersten Teil, insbesondere gegenüberliegend von dem wärmeabsorbierenden Material, die erste Leiterplatte angeordnet werden. Die zweite Leiterplatte kann dann wiederum auch gegenüberliegend des wärmeabsorbierenden Materials an dem zweiten Teil angeordnet werden. Somit können zwei Leiterplatten über ein Kühlelement gekühlt werden.Furthermore, it has proven advantageous if the first part is designed to accommodate a first printed circuit board (PCB) and the second part is designed to accommodate a second PCB. In other words, the first PCB can be arranged on the first part, particularly opposite the heat-absorbing material. The second PCB can then also be arranged opposite the heat-absorbing material on the second part. Thus, two PCBs can be cooled by a single cooling element.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine elektronische Recheneinrichtung mit zumindest einem Kühlelement nach dem vorhergehenden Aspekt und mit einer Pumpe zum Befördern eines Kühlfluids, wobei die Pumpe mit dem Kühlelement fluidisch verbunden ist.Another aspect of the invention relates to a cooling device for an electronic computing device with at least one cooling element according to the preceding aspect and with a pump for conveying a cooling fluid, wherein the pump is fluidically connected to the cooling element.

Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine elektronische Recheneinrichtung mit zumindest einer Kühlvorrichtung nach dem vorhergehenden Aspekt und mit zumindest einer Leiterplatte, welche durch die Kühlvorrichtung gekühlt ist.Furthermore, the invention also relates to an electronic computing device with at least one cooling device according to the preceding aspect and with at least one circuit board which is cooled by the cooling device.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer elektronischen Recheneinrichtung nach dem vorhergehenden Aspekt.Furthermore, the invention also relates to a motor vehicle with at least one electronic computing device according to the preceding aspect.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Kühlelements sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Kühlvorrichtung, der elektronischen Recheneinrichtung sowie des Kraftfahrzeugs anzusehen.Advantageous designs of the cooling element are to be regarded as advantageous designs of the cooling device, the electronic computing device and the motor vehicle.

In der vorliegenden Offenbarung kann eine Recheneinheit/elektronische Recheneinrichtung beispielsweise als ein Datenverarbeitungsgerät mit Verarbeitungsschaltkreisen verstanden werden. Eine Recheneinheit kann also Rechenoperationen durchführen, um Daten zu verarbeiten. Die Rechenoperationen können auch indizierte Zugriffe auf eine Datenstruktur, beispielsweise eine Nachschlagetabelle, LUT (englisch: look-up table), umfassen.In the present disclosure, a computing unit/electronic computing device can be understood, for example, as a data processing device with processing circuits. A computing unit can therefore perform arithmetic operations to process data. These arithmetic operations can also include indexed access to a data structure, such as a lookup table (LUT).

Eine Recheneinheit kann insbesondere einen oder mehrere Computer, einen oder mehrere Mikrocontroller und/oder einen oder mehrere integrierte Schaltkreise, beispielsweise einen oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise, ASIC ASIC (englisch: application-specific integrated circuit), ein oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Arrays, FPGA, und/oder ein oder mehrere Einchipsysteme, SoC (englisch: system on a chip), umfassen. Die Recheneinheit kann auch einen oder mehrere Prozessoren enthalten, beispielsweise einen oder mehrere Mikroprozessoren, eine oder mehrere Zentraleinheiten, CPU (englisch: central processing unit), eine oder mehrere Grafikverarbeitungseinheiten, GPU (englisch: graphics processing unit), und/oder einen oder mehrere Signalprozessoren, insbesondere einen oder mehrere digitale Signalprozessoren, DSP. Die Recheneinheit kann auch einen physischen oder virtuellen Cluster von Computern oder andere der genannten Einheiten umfassen.A computing unit may, in particular, comprise one or more computers, one or more microcontrollers, and/or one or more integrated circuits, for example, one or more application-specific integrated circuits (ASICs), one or more field-programmable gate arrays (FPGAs), and/or one or more systems on a chip (SoCs). The computing unit may also include one or more processors, for example, one or more microprocessors, one or more central processing units (CPUs), one or more graphics processing units (GPUs), and/or one or more signal processors, in particular one or more digital signal processors (DSPs). The computing unit may also comprise a physical or virtual cluster of computers or other units of the aforementioned type.

Eine Recheneinheit kann auch eine oder mehrere Hardware- und/oder Software-Schnittstellen und/oder eine oder mehrere Speichereinheiten beinhalten. Dabei kann eine Speichereinheit als flüchtiger Datenspeicher, beispielsweise als dynamischer Direktzugriffsspeicher, DRAM (englisch: dynamic random access memory), oder statischer Direktzugriffsspeicher, SRAM (englisch: static random access memory), oder als nichtflüchtiger Datenspeicher, beispielsweise als Festwertspeicher, ROM (englisch: read-only memory), programmierbarer Festwertspeicher PROM, (englisch: programmable read-only memory), ausgeführt sein, ein löschbarer programmierbarer Festwertspeicher, EPROM (englisch: erasable programmable read-only memory), ein elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher, EEPROM (englisch: electrically erasable programmable read-only memory), ein Flash-Speicher oder Flash-EEPROM, ein ferroelektrischer Direktzugriffsspeicher, FRAM (englisch: ferromagnetic random access memory), ein magnetoresistiver Direktzugriffsspeicher, MRAM (englisch: magnetoresistive random access memory), oder ein Phasenwechsel-Direktzugriffsspeicher, PCRAM (englisch: phase-change random access memory).A computing unit can also include one or more hardware and/or software interfaces and/or one or more storage units. A storage unit can be implemented as volatile data storage, for example as dynamic random access memory (DRAM) or static random access memory (SRAM), or as non-volatile data storage, for example as read-only memory (ROM), programmable read-only memory (PROM), erasable programmable read-only memory (EPROM), electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), flash memory or flash EEPROM, ferromagnetic random access memory (FRAM), magnetoresistive random access memory (MRAM), or phase-change random access memory (PCRAM).

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures, and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as those mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures alone, can be used not only in the combinations specified but also in other combinations without departing from the scope of the invention. Thus, embodiments of the invention that are not explicitly shown and explained in the figures but can be derived and generated from the explained embodiments by separate combinations of features are also to be considered disclosed. Embodiments and combinations of features that do not exhibit all the features of an originally formulated independent claim are also to be considered disclosed. Furthermore, embodiments and combinations of features, particularly those described above, that go beyond or deviate from the combinations of features described in the cross-references of the claims are to be considered disclosed.

Dabei zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform einer elektronischen Recheneinrichtung;
2 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Kühlelements;
3 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Kühlelements gemäß 2;
4 eine schematische Explosivansicht einer Ausführungsform einer elektronischen Recheneinrichtung;
5 eine schematische Schnittansicht gemäß einer weiteren Ausführungsform einer elektronischen Recheneinrichtung; und
6 eine weitere schematische Explosivansicht einer weiteren Ausführungsform einer elektronischen Recheneinrichtung gemäß 5.

This shows:

1 a schematic side view of an embodiment of a motor vehicle with an embodiment of an electronic computing device;
2 a schematic top view of an embodiment of a cooling element;
3 a schematic perspective view of an embodiment of a cooling element according to 2 ;
4 a schematic exploded view of an embodiment of an electronic computing device;
5 a schematic sectional view according to a further embodiment of an electronic computing device; and
6 a further schematic exploded view of another embodiment of an electronic computing device according to 5 .

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference symbols.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine elektronische Recheneinrichtung 2 auf. Die elektronische Recheneinrichtung 2 kann beispielsweise zum Durchführen beziehungsweise zum Unterstützen bei Rechenaufgaben für einen zumindest teilweise assistierten Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 ausgebildet sein. Ferner kann die elektronische Recheneinrichtung 2 auch für andere Rechenaufgaben innerhalb des Kraftfahrzeugs 1 genutzt werden. 1 Figure 1 shows a schematic side view of an embodiment of a motor vehicle 1. The motor vehicle 1 has an electronic computing device 2. The electronic computing device 2 can, for example, be configured to perform or support computational tasks for at least partially assisted operation of the motor vehicle 1. Furthermore, the electronic computing device 2 can also be used for other computational tasks within the motor vehicle 1.

2 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Kühlelements 3 einer Kühlvorrichtung 4. Die Kühlvorrichtung 4 weist zumindest das Kühlelement 3 sowie eine Pumpe 5 auf. Die Pumpe 5 ist wiederum zum Befördern eines Kühlfluids 6 ausgebildet und die Pumpe 5 ist fluidisch mit dem Kühlelement 3 verbunden. 2 Figure 1 shows a schematic top view of an embodiment of a cooling element 3 of a cooling device 4. The cooling device 4 comprises at least the cooling element 3 and a pump 5. The pump 5 is designed to convey a cooling fluid 6 and is fluidically connected to the cooling element 3.

Dabei zeigt die 2 insbesondere, dass das Kühlelement 3 mit zumindest einer Kühlplatte 7 zum Kühlen von zumindest einer Leiterplatte 8, 9 (4) ausgebildet ist, wobei die Kühlplatte 7 über das Kühlfluid 6 gekühlt ist.This shows 2 in particular that the cooling element 3 with at least one cooling plate 7 for cooling at least one circuit board 8, 9 ( 4 ) is formed, wherein the cooling plate 7 is cooled via the cooling fluid 6.

Es ist dabei vorgesehen, dass zumindest an einer Seite 10 der Kühlplatte 7, welche nicht an die Leiterplatte 8, 9 grenzt, ein wärmeabsorbierendes Material 11 ausgebildet ist.It is provided that at least on one side 10 of the cooling plate 7, which does not border the circuit board 8, 9, a heat-absorbing material 11 is formed.

Das wärmeabsorbierende Material 11 kann beispielsweise ein Phasenwechselmaterial sein. Des Weiteren zeigt die 2, dass die Kühlplatte 7 zumindest ein Fluidleitelement 12 aufweist. Ferner ist gezeigt, dass die Kühlplatte 7 eine Fluideintrittsöffnung 13 sowie eine Fluidaustrittsöffnung 14 aufweist. Des Weiteren zeigt die 2, dass die Kühlplatte 7 im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist und das wärmeabsorbierende Material 11 an zumindest zwei Seiten 10, 15, 16, insbesondere an drei Seiten 10, 15, 16 der quaderförmigen Kühlplatte 7 ausgebildet ist.The heat-absorbing material 11 can, for example, be a phase-change material. Furthermore, the 2 , that the cooling plate 7 has at least one fluid guide element 12. Furthermore, it is shown that the cooling plate 7 has a fluid inlet opening 13 and a fluid outlet opening 14. Furthermore, the 2 that the cooling plate 7 is essentially cuboid in shape and the heat-absorbing material 11 is applied to at least two sides 10, 15, 16, in particular to three sides 10, 15, 16 of the cuboid cooling plate 7 are formed.

3 zeigt wiederum die Kühlplatte 7 aus der 2 in einer perspektivischen Ansicht. Insbesondere zeigt die 3, dass auf einer Oberseite der Kühlplatte 7 eine Kontaktplatte 17 ausgebildet ist. 3 The cooling plate 7 is shown again from the 2 in a perspective view. In particular, the 3 , that a contact plate 17 is formed on a top side of the cooling plate 7.

Die 4 zeigt wiederum eine Explosionsansicht einer Ausführungsform einer elektronischen Recheneinrichtung 2, insbesondere mit einer ersten Leiterplatte 8 und einer weiteren Leiterplatte 9. Vorliegend sind insbesondere auf der zweiten Leiterplatte 9 elektronische Bauteile 18 gezeigt, welche insbesondere im Betrieb Wärme erzeugen. Die elektronischen Bauteile 18 können wiederum auch auf der ersten Leiterplatte 8 angeordnet sein.The 4 Figure 1 shows an exploded view of an embodiment of an electronic computing device 2, in particular with a first printed circuit board 8 and a further printed circuit board 9. Specifically, electronic components 18 are shown on the second printed circuit board 9, which generate heat, particularly during operation. The electronic components 18 can also be arranged on the first printed circuit board 8.

Dabei zeigt die 4 insbesondere, dass auf einer Oberseite der Kühlplatte 7 wiederum die erste Leiterplatte 8 angeordnet werden kann, und auf der Unterseite der Kühlplatte 7 die zweite Leiterplatte 9 angeordnet werden kann.This shows 4 in particular, that the first circuit board 8 can be arranged on the upper side of the cooling plate 7, and the second circuit board 9 can be arranged on the underside of the cooling plate 7.

Insbesondere zeigen somit die 2 bis 4 eine erste Ausgestaltungsform des Kühlelements 3. In dieser Konstruktion ist die Kühlplatte 7 für Flüssigkühlung derart gestaltet, dass Phasenwechsel- oder Wärmeaufnahmematerial innerhalb der Kühlplatte 7 enthalten ist. Alle heißen Bauteile 18 auf den Leiterplatten 8, 9 werden auf die Kühlfläche platziert und das Wärmeaufnahmematerial befindet sich außerhalb der Kühlkanäle der Kühlplatte 7, um dem Kühlmittel im Falle eines Ausfalls des Kühlmittelflusses zusätzlich Kühlung zu bieten. Der Kühlmittelstrom in der Kühlplatte 7 ist kontinuierlich und entfernt die Wärme effizient von allen Bauteilen 18 auf den Leiterplatten 8, 9. Phasenwechsel- oder Wärmeaufnahmematerial sind dabei Substanzen, die thermische Energie während des Schmelz- und Erstarrprozesses absorbieren und freisetzen können. Diese Materialien helfen dabei, elektronische Bauteile 18 sicher und gekühlt zu halten, ohne dass Kühlmittel fließt, zumindest für eine kurze Zeitdauer. Und diese Zeit reicht dabei insbesondere aus, um beispielsweise einen sicheren Stopp des Kraftfahrzeugs 1 zu ermöglichen, bevor die elektronische Recheneinrichtung 2 überhitzt.In particular, the 2 until 4 A first embodiment of the cooling element 3. In this design, the cooling plate 7 for liquid cooling is configured such that phase-change or heat-absorbing material is contained within the cooling plate 7. All hot components 18 on the circuit boards 8, 9 are placed on the cooling surface, and the heat-absorbing material is located outside the cooling channels of the cooling plate 7 to provide additional cooling in the event of a coolant flow failure. The coolant flow in the cooling plate 7 is continuous and efficiently removes heat from all components 18 on the circuit boards 8, 9. Phase-change or heat-absorbing materials are substances that can absorb and release thermal energy during the melting and solidification process. These materials help to keep electronic components 18 safely cooled without coolant flow, at least for a short period of time. This time is sufficient, for example, to allow the vehicle 1 to stop safely before the electronic computing device 2 overheats.

Diese Konstruktion kombiniert mit zwei Komponenten in einem Design. Das Phasenwechsel- oder Wärmeaufnahmematerial wird in einem zugewiesenen Abteil im unteren Gehäuseteil platziert. Das Deckelelement 17 wird mechanisch an das Untergehäuse, insbesondere die Kühlplatte 7, durch Schweißen, Kleben oder andere mechanische Befestigungslösungen angebracht. Es wird auch abgedichtet und von der Kühlzone getrennt, um Austritt von Kühlmittel zu verhindern. Nachdem das Deckelelement 17 mechanisch am Untergehäuse befestigt wurde, bleibt das Wärmeaufnahmematerial innerhalb der Kühlplatte 7. Die Kühlplatte 7 fungiert als typische flüssigkeitsgekühlte Platte, in der dieses Kühlfluid 6 über entsprechende Fittings bereitstellt und die Kühlung im Inneren der Kühlzone bereitstellt ist. Die Kühlplatte 7 kann für die Kühlung von einer oder mehreren Leiterplatten 8, 9 verwendet werden, je nach Anforderung, und diese können auf einer oder beiden Seiten der Kühlplatte 7 platziert werden.This design combines two components. The phase-change or heat-absorbing material is placed in a designated compartment in the lower housing. The cover element 17 is mechanically attached to the lower housing, specifically the cooling plate 7, by welding, bonding, or other mechanical fastening methods. It is also sealed and separated from the cooling zone to prevent coolant leakage. Once the cover element 17 is mechanically attached to the lower housing, the heat-absorbing material remains within the cooling plate 7. The cooling plate 7 functions as a typical liquid-cooled plate, supplying the cooling fluid 6 via appropriate fittings and providing cooling within the cooling zone. The cooling plate 7 can be used to cool one or more printed circuit boards 8, 9, depending on the requirements, and these can be placed on one or both sides of the cooling plate 7.

Die Kühlplatte 7 kann dabei aus jedem wärmeleitfähigen Material, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium, gefräst oder gegossen sein. Es können auch Polymer-Kühlplatten verwendet werden, abhängig vom Anforderungsprofil und der Leitfähigkeit. Die Kühlplatte 7 wird auf beiden Seiten der Leiterplatten 8, 9 platziert und zwischen Ihnen und den Leiterplatten 8, 9 entsprechend abgedichtet. Der Kühlbereich kann auch ein entsprechendes Fluidleitelement, insbesondere in Form einer Finne, Nadel oder anderen Merkmalen zur Erhöhung der Stromeffizienz umfassen.The cooling plate 7 can be milled or cast from any thermally conductive material, such as copper or aluminum. Polymer cooling plates can also be used, depending on the requirements and conductivity. The cooling plate 7 is placed on both sides of the printed circuit boards 8 and 9 and appropriately sealed between them. The cooling area can also include a suitable fluid conducting element, particularly in the form of a fin, needle, or other features to increase power efficiency.

Phasenwechsel- oder Wärmeaufnahmematerialien sind nicht direkt mit dem Kühlmittel in Kontakt. Eine entsprechende Wand 19 zwischen dem Kühlfluid 6 und dem wärmeabsorbierenden Material 11 sowie das Deckelelement 17 halten diese beiden Kammern getrennt. Die Wand 19 ist dabei insbesondere jedenfalls auch eine leitfähige Metallwand, so dass eine Wärmeübertragung zwischen diesen beiden Elementen ermöglicht ist.Phase-change or heat-absorbing materials are not in direct contact with the coolant. A corresponding wall 19 between the cooling fluid 6 and the heat-absorbing material 11, as well as the cover element 17, keep these two chambers separate. The wall 19 is, in particular, also a conductive metal wall, so that heat transfer between these two elements is possible.

5 zeigt wiederum eine weitere schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer elektronischen Recheneinrichtung 2. Dabei zeigt die 5 insbesondere, dass das Kühlelement 3 im Wesentlichen zweiteilig ausgebildet ist. Das Kühlelement 3 weist dabei insbesondere einen ersten Teil 20 sowie einen zweiten Teil 21 auf. 5 Figure 1 shows another schematic sectional view of a further embodiment of an electronic computing device 2. This shows the 5 In particular, the cooling element 3 is essentially designed in two parts. The cooling element 3 specifically comprises a first part 20 and a second part 21.

Insbesondere zeigt somit die 5, dass die Kühlplatte 7 zweiteilig ausgebildet ist und das wärmeabsorbierende Material 11 zwischen dem ersten Teil 20 und dem zweiten Teil 21 ausgebildet ist. Dabei können der erste Teil 20 und der zweite Teil 21 insbesondere fluidisch miteinander verbunden sein, wobei die fluidische Verbindung 22 (6) sich durch das wärmeabsorbierende Material 11 erstreckt. Des Weiteren zeigt die 5, dass der erste Teil 20 und der zweite Teil 21 jeweils zumindest ein Fluidleitelement 12, vorliegend eine Vielzahl von Fluidleitelementen 12, aufweist.In particular, this shows that 5 that the cooling plate 7 is formed in two parts and the heat-absorbing material 11 is formed between the first part 20 and the second part 21. The first part 20 and the second part 21 can, in particular, be fluidically connected to each other, wherein the fluidic connection 22 ( 6 ) extends through the heat-absorbing material 11. Furthermore, the 5 , that the first part 20 and the second part 21 each have at least one fluid guiding element 12, in this case a plurality of fluid guiding elements 12.

6 zeigt wiederum die elektronische Recheneinrichtung 1 aus der 5 in einer Explosionsansicht. Dabei ist insbesondere gezeigt, dass ein jeweiliger Teil 20, 21 über ein jeweiliges Deckelelement 17 abgeschlossen sein kann. Dabei können beispielsweise die elektronischen Bauteile 18 weiterhin über beispielsweise einen Wärmeleitkleber 23 mit dem jeweiligen Deckelelement 17 kontaktiert sein. 6 The electronic computing device 1 is shown again from the 5 in an exploded view. This shows in particular that each part 20, 21 can be closed off by a respective cover element 17. For example, the electronic components 18 can be further for example, a thermally conductive adhesive 23 can be used to contact the respective cover element 17.

Des Weiteren zeigt die 6, dass insbesondere innerhalb der Kühlplatte 7 beziehungsweise innerhalb eines Teils 20, 21 eine Kühlstruktur 24 insbesondere in einer Mäanderform bereitgestellt ist.Furthermore, the 6 , that in particular within the cooling plate 7 or within a part 20, 21 a cooling structure 24 is provided, in particular in a meander shape.

Dabei zeigen die 5 und 6 insbesondere, dass die Kühlplatte 7 ähnlich wie eine typische Kühlplatte 7 funktioniert, indem diese Kühlung für die oben und unten angeordneten Leiterplatten 8, 9 bereitstellt. Die Bauteile 18 auf den Leiterplatten 8, 9 sind über einen entsprechenden Wärmeleitkleber 23 mit dem Deckelelement 17 thermisch verbunden.The following show 5 and 6 In particular, the cooling plate 7 functions similarly to a typical cooling plate 7 by providing cooling for the circuit boards 8, 9 arranged above and below. The components 18 on the circuit boards 8, 9 are thermally connected to the cover element 17 via a suitable thermally conductive adhesive 23.

Der Vorteil gegenüber der erfindungsgemäßen Kühlplatte 7 und den Kühlplatten gemäß dem Stand der Technik besteht in der Schicht des wärmeabsorbierenden Materials 11. Die Kühlplatte 7 verfügt über den ersten Teil 20 und den zweiten Teil 21, insbesondere oben und unten, die einer entsprechenden Leiterplatte 8, 9 zugeordnet sind. Das wärmeabsorbierende Material 11 kann beispielsweise als Phasenwechselmaterial oder jedes andere Material ausgebildet sein, das eine große thermische Kapazität bietet, um entsprechend viel thermische Energie, wie möglich, aufzunehmen.The advantage over the cooling plate 7 according to the invention and the cooling plates according to the prior art lies in the layer of heat-absorbing material 11. The cooling plate 7 has the first part 20 and the second part 21, in particular top and bottom, which are associated with a corresponding printed circuit board 8, 9. The heat-absorbing material 11 can, for example, be designed as a phase-change material or any other material that offers a large thermal capacity in order to absorb as much thermal energy as possible.

Wie in den Figuren bezeichnet, weisen die erste Leiterplatte 8 und die zweite Leiterplatte 9 jeweils entsprechende Hochleistungs-Bauteile 18 auf, die über entsprechende Teile 20, 21 mit der Kühlplatte 7 thermisch verbunden sind. Die Kühlplatte 7 ist für insbesondere das Gießen konzipiert und der Herstellungsprozess der Kühlplatte 7 besteht beispielsweise darin, dass die oberen und unteren Teile 20, 21 mit einer internen Finnen- oder Nadelstruktur gefräst oder gegossen werden, um die Wärmeabfuhr zu maximieren. Die Schicht aus dem wärmeabsorbierenden Material 11 wird zwischen den beiden Teilen 20, 21 eingeklemmt. Kühlkanäle werden mit oberen und unteren Platten, insbesondere den Deckelelementen 17, verschlossen und versiegelt, die thermisch an die gegossenen Teile der Kühlplatte 7 gebunden sind.As shown in the figures, the first circuit board 8 and the second circuit board 9 each have corresponding high-performance components 18, which are thermally connected to the cooling plate 7 via corresponding parts 20, 21. The cooling plate 7 is designed for casting in particular, and the manufacturing process of the cooling plate 7 consists, for example, of milling or casting the upper and lower parts 20, 21 with an internal fin or needle structure to maximize heat dissipation. The layer of heat-absorbing material 11 is clamped between the two parts 20, 21. Cooling channels are closed and sealed with upper and lower plates, in particular the cover elements 17, which are thermally bonded to the cast parts of the cooling plate 7.

Die Lücken zwischen den Bauteilen 18 auf der Leiterplatte 8, 9 werden durch eine dünne Schicht von beispielsweise Wärmeleitkleber 23, wie beispielsweise thermische Paste, Gel oder thermische Pads, gefüllt.The gaps between the components 18 on the circuit board 8, 9 are filled by a thin layer of, for example, thermally conductive adhesive 23, such as thermal paste, gel or thermal pads.

Die in der 5 dargestellten Pfeile 25 repräsentieren die Richtung der Wärmeübertragung, wobei die Wärme von den heißen Bauteilen 18 in die Kühlplatte 7 übertragen wird. Im Falle einer Störung des Hauptkühlsystems wird die Wärme durch die Schicht des wärmeabsorbierenden Materials 11 absorbiert. Das Phasenwechselmaterial oder jedes andere Wärmeaufnahmematerial befindet sich im Zentrum der Kühlplatte 7, was es ermöglicht, Wärme von beiden oberen und unteren Teilen 20, 21 aufzunehmen.The one in 5 The arrows 25 shown represent the direction of heat transfer, with heat being transferred from the hot components 18 to the cooling plate 7. In the event of a malfunction of the main cooling system, the heat is absorbed by the layer of heat-absorbing material 11. The phase-change material, or any other heat-absorbing material, is located in the center of the cooling plate 7, which allows it to absorb heat from both the upper and lower parts 20, 21.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

CN 111 477 993 [0005]
CN 117 175 059 A [0006]

Claims

Cooling element (3) of a cooling device (4) for an electronic computing device (2) for a motor vehicle (1), with at least one cooling plate (7) for cooling at least one circuit board (8, 9) of the electronic computing device (2), wherein the cooling plate (7) is cooled via a cooling fluid (6), characterized in that at least on one side (10, 15, 16) of the cooling plate (7), which does not border the circuit board (8, 9), a heat-absorbing material (11) is formed.

Cooling element (3) after Claim 1 , characterized in that the heat-absorbing material (11) is a phase-change material.

Cooling element (3) after Claim 1 or 2 , characterized in that the cooling plate (7) has at least one fluid guiding element (12).

Cooling element (3) after Claim 1 or 2 , characterized in that the cooling plate (7) has a cooling structure (24) which is formed in a meandering shape within the cooling plate (7).

Cooling element (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling plate (7) has a fluid inlet opening (13) and a fluid outlet opening (14).

Cooling element (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling plate (7) is essentially cuboid in shape and the heat-absorbing material (11) is formed on at least two sides (10, 15, 16), in particular on three sides (10, 15, 16), of the cuboid cooling plate (7).

Cooling element (3) according to one of the preceding claims, characterized in that a top side of the cooling plate (7) is designed for arranging a first circuit board (8) and a bottom side of the cooling plate (7) is designed for arranging a second circuit board (9).

Cooling element (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling plate (7) is made of a metallic material.

Cooling element (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling plate (7) is formed in two parts and the heat-absorbing material (11) is formed between a first part (20) of the cooling plate (7) and a second part (21) of the cooling plate (7).

Cooling element (3) after Claim 9 , characterized in that the first part (20) and the second part (21) are fluidically connected to each other, the fluidic connection (22) extending through the heat-absorbing material (11).

Cooling element (3) after Claim 9 or 10 , characterized in that the first part (20) and the second part (21) each have at least one fluid guiding element (12) and/or a cooling structure (24).

Cooling element (3) according to one of the Claims 9 until 11 , characterized in that the first part (20) has a fluid inlet opening (13) and the second part (21) has a fluid outlet opening (14).

Cooling element (3) according to one of the Claims 9 until 12 , characterized in that the first part (20) is designed for arranging a first printed circuit board (8) and the second part (21) is designed for arranging a second printed circuit board (9).

Cooling device (4) for an electronic computing device (2) with at least one cooling element (3) according to one of the Claims 1 until 13 and with a pump (5) for conveying a cooling fluid (6), wherein the pump (5) is fluidically connected to the cooling element (3).

Electronic computing device (2) with at least one cooling device (4) according to Claim 14 and with at least one circuit board (8, 9) which is cooled by the cooling device (4).