供功率电子组件使用的冷却系统及其制造方法
【技术领域】
[0001]本公开的领域总体涉及功率电子组件，并且更具体地，涉及功率电子组件的冷却系统。
【背景技术】
[0002]至少一些已知电子系统，诸如，航空电子平台中包括的那些电子系统，包括支持诸如现场可更换单元(LRU)的多个电子部件的接口。通常，LRU被定义为能够在接口处迅速并且容易地与更换部件互换的模块化部件。在操作过程中，LRU会产生热量，该热量必须被消散以确保LRU在延长的时间段内继续适当发挥作用。至少一些已知冷却系统利用冷却流体来消散来自LRU的热量。例如，在两相冷却系统中，朝向LRU排放冷却流体并且冷却流体的汽化潜热被用于冷却LRU。在这种系统中，每个LRU —般具有其自身的专用冷却流体供应组件，基于由每个相关联的LRU生成的热负荷选择该专用冷却流体供应组件的设备尺寸和冷却能力。因而，使每个冷却流体供应组件定制为适合每个LRU增大了设备要求，从而增大了整个组件的重量，诸如，航空电子平台的重量。
【发明内容】
[0003]在一个方面中，提供了一种供包括现场可更换单元的阵列的功率电子组件使用的冷却系统。冷却系统包括与现场可更换单元的阵列流体连通地耦接的第一歧管以及与第一歧管流体连通地耦接的流体供应部。流体供应部被配置为朝向第一歧管输送(channel)冷却流体使得基本上同时朝向阵列中的现场可更换单元排放冷却流体。
[0004]另一方面，提供了一种功率电子组件。组件包括现场可更换单元的阵列和冷却系统。冷却系统包括与现场可更换单元的阵列流体连通地耦接的第一歧管以及与第一歧管流体连通地耦接的流体供应部。流体供应部被配置为朝向第一歧管输送冷却流体使得基本上同时朝向阵列中的现场可更换单元排放冷却流体。
[0005]有利地，功率电子组件进一步包括耦接在所述第一歧管与阵列中的现场可更换单元之间的自密封式连接器使得每个现场可更换单元选择性地可与所述第一歧管分离。优选地，第一歧管配置为以基本上朝向现场可更换单元雾化排放的冷却流体的流速和压力排放冷却流体。有利地，功率电子组件进一步包括在所述第一歧管中限定的多个液流控制节流孔，其中，所述多个液流控制节流孔中至少一个基本上与阵列中每个现场可更换单元对准。优选地，流体供应部包括:储液器，具有在其中存储一定量的冷却流体的大小；以及栗，配置为从所述储液器向所述第一歧管排放冷却流体。有利地，功率电子组件进一步包括与现场可更换单元的阵列流体连通地耦接的第二歧管，其中，所述第二歧管配置为收集朝向现场可更换单元排放的冷却流体。更优选地，功率电子组件进一步包括与所述第二歧管流体连通地耦接的冷凝器，其中，所述冷凝器从所述第二歧管接收蒸发的冷却流体流，并配置为冷凝蒸发的冷却流体。
[0006]在又一个方面中，提供了一种制造供包括现场可更换单元的阵列的功率电子组件使用的冷却系统的方法。方法包括使第一歧管与现场可更换单元的阵列流体连通地耦接，并且使流体供应部与第一歧管流体连通地耦接。流体供应部被配置为朝向第一歧管输送冷却流体使得基本上同时朝向阵列中的现场可更换单元排放冷却流体。
[0007]有利地，该方法进一步包括使冷凝器(220)与第二歧管(212)流体连通地耦接，其中，冷凝器(220)从第二歧管(212)接收蒸发的冷却流体流，并且被配置为冷凝蒸发的冷却流体并且形成冷凝的冷却流体。优选地，方法进一步包括使冷凝器(220)与流体供应部(208)流体连通地耦接，其中，冷凝器(220)朝向流体供应(208)输送冷凝的冷却流体。更优选地，方法进一步包括将第二歧管(212)与流体供应部(208)流体连通地耦接使得残余的冷却流体朝向流体供应(208)循环流动。
【附图说明】
[0008]图1是示例性飞行器制造和保养方法的流程图。
[0009]图2是示例性飞行器的框图。
[0010]图3是示例性功率电子组件的示意图。
[0011]图4是沿线4-4截取的在图3中示出的供冷却系统使用的示例性歧管的透视示意图。
【具体实施方式】
[0012]在本文中所描述的实施方式涉及用于消散电子部件(诸如，现场可更换单元(LRU))的阵列中的热量的冷却系统。具体地，本文中所描述的实施方式包括LRU的阵列的集中式冷却系统，使得每个LRU均不拥有其自身自包含的冷却系统。冷却系统包括使冷却流体能够基本同时朝向阵列中的每个LRU排放的第一歧管以及收集朝向每个LRU排放的冷却流体的第二歧管。在一个实施方式中，冷却系统是闭环两相冷却系统，使得在第二歧管中收集的蒸发的冷却流体被输送朝向单个冷凝器。冷凝器冷凝蒸发的冷却流体并且用冷凝的冷却流体补充第一歧管中的冷却流体。
[0013]将充满热量的汽/液混合物返回到冷凝器，其中，将热量消散到第二液流，从而使得能够利用集中式LRU安装周围的低环境温度。这在车辆中实施冷却系统时是有利的。当与单相和基于空气的冷却系统的栗和风机功率要求相比时，集中式两相系统的第二个好处是降低了系统中栗的的功耗。此外，集中式两相冷却系统具有可靠的冗余系统部件引起的较高的可靠性以及降低的LRU复杂度。因而，集中阵列的冷却系统通过不必单独制定自包含冷却系统中的设备的尺寸而降低了冷却设备要求，从而减轻了所有组件的重量。
[0014]参照附图，本公开的实施方式可以在飞行器制造和保养方法100(在图1中示出)的上下文中并经由飞行器102 (在图2中示出)来描述。在预生产过程中，可以使用包括飞行器102的规格(specificat1n)和设计104的数据，在制造过程期间，可以获得与机身有关的其他材料106。在生产过程中，在飞行器102进入它的验证和交付过程112之前，进行飞行器102的部件和子组件制造108以及系统集成110。当成功满足和完成机身验证时，飞行器102可以投入使用114。当由用户使用时，飞行器102进行周期的、例行的以及计划的维修和保养116，例如，包括任何改造、重构、和/或整修。在可替换的实施方式中，制造和保养方法100可以通过除了飞行器之外的平台来实施。
[0015]与飞行器制造和/或保养100有关的各个部分和过程可以通过系统集成商(system integrator)、第三方、和/或运营商(例如用户)执行或者完成。为了该描述的目的，系统集成商可包括但不限于任意数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于任意数量的承包商、分包商以及供应商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等。
[0016]如图2所示，通过方法100生产的飞行器102可以包括具有多个系统120的机身118并包括内舱122。高级系统120的实例包括推进系统124、电力系统126、液压系统128和/或环境系统130中的一个或多个。任意数量的其他系统可被包括在内。
[0017]本文中体现的设备和方法可以在方法100的任何一个或多个阶段过程中采用。例如，与部件和子组件生产过程108对应的部件或子组件可以以与飞行器102投入运行114时生产的部件或子组件类似的方式制备或制造。此外，一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合可以在生产阶段108和110过程中例如通过基本加快飞行器102的组装和/或降低飞行器组装的成本来进行利用。类似地，一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合可以在对飞行器102进行保养或维护时进行利用，例如，在计划的维护和保养116过程中进行利用。
[0018]如本文中使用的，所述术语“飞行器(aircraft)”可以包括，但不限于仅包括，飞机、无人航空运载工具(UAV)、滑翔机、直升机、和/或任何在空中行驶的其它对象。此外，在可替换的实施方式中，本文中描述的飞行器制造和保养方法可以在任何制造和/或保养操作中使用。
[0019]图3是示例性功率电子组件200的示意图。在示例性实施方式中，功率电子组件200包括现场可更换单元(LRU)204的阵列202并且冷却系统206耦接至阵列202。每个LRU204在操作中产生热量，并且冷却系统206促进从阵列202的散热。冷却系统206包括流体供应部208、与流体供应部208流体连通地耦接的第一歧管210以及与流体供应部208流体连通地耦接的第二歧管212。第一歧管210和第二歧管212也与LRU204的阵列202流体连通地耦接。具体地，第一歧管210与阵列202从上游耦接，并且第二歧管212与阵列202从下游耦接。此外，流体供应部208包括在其中存储一定量216的冷却流体的储液器214，并且第一栗218至少部分地浸没在一定量216的冷却流体中。
[0020]冷却流体可以是使功率电子组件200起到在本文中所描述的作用的任何冷却流体。例如，在一个实施方式中，冷却流体具有大于大约250°C的温度容限，诸如，氢氟醚类冷却流体(hydrofluoroether-based cooling fluid)。此外，在可替换实施方式中，冷却系统206包括与阵列202从上游耦接的过滤器。例如，过滤器可耦接于冷凝器220与第一歧管210之间。过滤器可以是冷却流体在朝向阵列202排放之前促使去除冷却流体中的杂质的物理过滤器或化学过滤器任一者。
[0021]在操作中，流体供应部208朝向第一歧管210输送(channel)冷却流体从而基本上同时朝向阵列202中的每个LRU204排放冷却流体。具体地，第一栗218朝向第一歧管210排放一定量216的冷却流体，第一歧管210朝向阵列202排放冷却流体，并且第二歧管212收集朝向阵列202中每个LRU204排放的冷却流体。在一些实施方式中，第一歧管210包括多个液流控制节流孔(在图3中未示出)，并且以使排放的冷却流体朝向每个LRU204雾化(atomize)的冷却流体的流速和压力来排放冷却流体。至少部分冷却流体在接触LRU204时蒸发，并且冷却流体的汽化的潜热便于从LRU204中提取热量。因而，第二歧管212收集蒸发的冷却流体流并且残余