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Die Erfindung beschreibt ein leistungselektronisches System mit einem mehrteiligen Gehäuse, einer Mehrzahl leistungselektronischer Schaltungseinrichtungen, einer Kondensatoreinrichtung und einer integrierten Flüssigkeitskühleinrichtung, wobei das System diese Mehrzahl von Komponenten in einem gemeinsamen Gehäuse vereint. Das leistungselektronische System ist für den Einsatz in Fahrzeugen, hier vor allem in rein elektrisch angetriebenen oder auch in Hybridfahrzeugen, vorgesehen.
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Der Stand der Technik wird exemplarisch gebildet durch ein Steuergerät für eine elektronische Steuergeräteschaltung, dessen Gehäuse aus der
DE 10 2008 001 028 A1 bekannt ist. Dieses Steuergerät ist insbesondere vorgesehen zur Verwendung in Kraftfahrzeugen mit Elektro- oder Hybridantrieb. Das hier vorgestellte Gehäuse weist mindestens zwei Gehäusehälften auf, zwischen denen ein Kühlkanalsystem vorgesehen ist durch welches Kühlmittel geleitet werden kann. Die Gehäuseteile weisen Vertiefungen auf, die das Kühlkanalsystem ausbilden und durch Anlage des jeweils anderen Gehäuseteils abgedichtet werden. Hierbei liegt mindestens ein Vertiefungsabschnitt eines Gehäuseteils einem Vertiefungsabschnitt des anderen Gehäuseteils kommunizierend gegenüber. Mittels eines derartigen Kühlkanalsystems können Leistungshalbleiter, die an den Kühlkanal angrenzend in den beiden korrespondierenden Gehäuseteilen angeordnet sind, mittels des Kühlmittels gekühlt werden.
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DE 11 2007 002 435 T5 beschreibt eine Kühlstruktur für ein Wärme erzeugendes Bauteil, bei dem ein Kühlmittelraum zwischen einer Wärme abgebenden Oberfläche, die thermisch mit dem Bauteil verbunden ist, strömt, wobei eine Mehrzahl von Rippen im Kühlmittelraum vorhanden sind.
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Ausgangspunkt der Erfindung ist das Bedürfnis in leistungselektronischen Systemen, insbesondere beim Einsatz in Fahrzeugen mit elektrischem Haupt- oder Zusatzantrieb, die einzelnen Komponenten des leistungselektronischen Systems gezielt zu kühlen. Hierbei weisen unterschiedliche Komponenten unterschiedlichen Kühlbedarf, speziell im Sinne von Wärmemenge und thermischer Belastbarkeit, auf.
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Üblicherweise weist die leistungselektronische Schalteinrichtung, die beispielhaft mit einem Antriebsmotor verbunden ist, den höchsten Kühlbedarf bezüglich der abzuführenden Wärmemenge auf. Weitere leistungselektronische Schalteinrichtungen, beispielhaft zur Ladung eines Energiespeichers, weisen eine geringere abzuführende Wärmemenge auf. Kondensatoreinrichtungen weisen gegenüber leistungselektronischen Schalteinrichtungen in der Regel einen um mindestens eine Größenordnung geringeren Kühlbedarf in Bezug auf die abzuführende Wärmemenge auf.
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Dem gegenüber steht allerdings die Anforderung, dass die thermische Belastbarkeit im Sinne der Arbeitstemperatur bei Kondensatoreinrichtungen in der Regel um mehr als 20°C unterhalb derjenigen der leistungselektronischen Schalteinrichtungen liegt. Zudem weisen leistungselektronische Schalteinrichtungen meist eine größere Toleranz gegenüber Temperaturspitzen auf als Kondensatoreinrichtungen.
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In Kenntnis des Standes der Technik und der genannten grundlegenden Anforderungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein leistungselektronisches System vorzustellen, wobei verschiedene Komponenten, wie leistungselektronische Schaltungseinrichtungen und eine Kondensatoreinrichtung gemäß ihrem jeweiligen Kühlbedarf, insbesondere gemäß ihrer jeweiligen thermischen Belastbarkeit und ihrer abzuführenden Wärmemenge, entsprechend gekühlt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein leistungselektronisches System mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Das erfindungsgemäße leistungselektronische System weist ein mehrteiliges Gehäuse, eine Mehrzahl leistungselektronsicher Schaltungseinrichtungen, mindestens eine Kondensatoreinrichtung und eine Flüssigkeitskühleinrichtung zur Kühlung aller, einen Kühlbedarf aufweisenden Komponenten, auf. Das mehrteilige Gehäuse besteht aus mindestens drei in ihrer Grundform quaderförmigen Gehäuseelementen, einem Mittelelement und einem oberen und einem unteren an gegenüberliegenden Anschlussflächen des Mittelelements angeordneten Deckelementen. Unter quaderförmiger Grundform wird hierbei eine starke Vereinfachung der realen Form verstanden, wobei Anbau- und Befestigungseinrichtungen, wie allgemein auch Flächenkonturen der Seitenflächen, unbeachtlich sein sollen.
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Vorzugsweise weist das Mittelelement sowie die beiden Deckelemente jeweils ein becherartiges Teilgehäuseelement und jeweils ein zugeordnetes deckelartiges Teildeckelelement auf. Dieser Ausgestaltung sollen auch für den Fachmann gleichwirkende Ausgestaltungen äquivalent sein.
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Das Mittelelement, weist einen Zulaufanschluss und einen Ablaufanschluss für eine Kühlflüssigkeit und damit die Anschlusseinrichtungen der Flüssigkeitskühleinrichtung auf. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Mittelelement in seinem Inneren eine Kondensatoreinrichtung mit Kondensatoranschlusselementen auf, die mittelbar oder unmittelbar mit mindestens einer leistungselektronischen Schalteinrichtung verbunden sind.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des leistungselektronischen Systems ist in dem oberen Deckelement eine obere leistungselektronische Schalteinrichtung und alternativ oder zusätzlich in dem unteren Deckelement eine untere leistungselektronische Schalteinrichtung vorgesehen. Mindestens eine dieser leistungselektronischen Schalteinrichtungen ist mit der Kondensatoreinrichtung in dem Mittelelement elektrisch leitend verbunden. Zu derartigen Verbindungen weisen die Gehäuseelemente Ausnehmungen zur Durchführung zugeordneter Verbindungseinrichtungen auf.
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Ebenso vorteilhaft kann es sein, wenn in dem oberen und alternativ oder zusätzlich in dem unteren Deckelement eine Steuerschalteinrichtung angeordnet ist, wobei diese dann jeweils eine obere bzw. untere Steuerschalteinrichtung ausbildet. Zwischen dem Mittelelement und dem oberen Deckelement bilden die konturierten und einander korrespondierenden Anschlussflächen mindestens eine obere Kühlkammer aus. Ebenso bilden dortige korrespondierende und ebenfalls konturierte Anschlussflächen zwischen dem Mittelelement und dem unteren Deckelement mindestens zwei untere Kühlkammern aus.
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Unter Anschlussfläche wird hierbei verstanden, dass sich die Flächen teilweise berühren und in Abschnitten beabstandet sind und hierdurch die Kühlkammern ausgebildet werden. In ebensolcher Weise können erste Verbindungskanäle, die Kühlkammern verbinden, ausgebildet sein.
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Jede Kühlkammer weist mindestens eine Kühlfläche auf. Unter einer Kühlfläche wird derjenige Teil der Begrenzungsfläche einer Kühlkammer verstanden, der sich mit einer zu kühlenden Komponenten, insbesondere einer leistungselektronischen Schalteinrichtung oder einer Kondensatoreinrichtung oder jeweils Teilen hiervon, in direktem thermischen Kontakt befindet.
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Die Flüssigkeitskühleinrichtung wird somit gebildet aus dem Zu- und Ablaufanschluss, den Kühlkammern und notwendigen Verbindungskanälen zur Verbindung der Kühlkammer bzw. zu deren Verbindung mit den Zu- oder Ablaufanschluss. Die Kühleinrichtung ist somit von am Zulaufanschluss eintretender und am Ablaufanschluss austretender Kühlflüssigkeit durchströmbar, wobei in vorteilhafter Weise die verschieden Kühlkammern seriell durchströmt werden.
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Selbstverständlich weist die Flüssigkeitskühleinrichtung an den fachüblich notwendigen Stellen insbesondere zwischen Gehäuseelementen geeignete Dichtmittel auf, insbesondere zur Abdichtung gegenüber elektrischer Verbindungseinrichtungen. Bei der konkreten Ausgestaltung der Flüssigkeitskühleinrichtung ist zu berücksichtigen, dass die Kondensatoreinrichtung auf Grund der geringeren thermischen Belastbarkeit Vorzug vor den leistungselektronischen Schalteinrichtung genießen sollte, wobei gleichzeitig bekannt ist, dass die abzuführende Wärmemenge im Vergleich zu leistungselektronischen Schalteinrichtungen wesentlich geringer ist.
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In Kenntnis dessen ist es besonders bevorzugt, dass eine Kühlkammer, die ausschließlich mit der Kondensatoreinrichtung in thermischem Kontakt steht, den geringsten Druckverlust aller Kühlkammern aufweist. Alternativ kann es vorteilhaft sein, insbesondere wenn keine Kühlkammer ausschließlich in thermischem Kontakt mit einer Kondensatoreinrichtung steht, wenn eine Kühlkammer, die ausschließlich mit der Kondensatoreinrichtung und einer Steuerschalteinrichtung in thermischem Kontakt steht, den geringsten Druckverlust aller Kühlkammern aufweist.
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Korrespondierend hierzu ist es dann vorteilhaft, wenn eine Kühlkammer, die ausschließlich mit einer leistungselektronischen Schalteinrichtung in thermischem Kontakt steht, den höchsten Druckverlust aller Kühlkammern aufweist. Bei derartigen Kammer, die auch den höchsten Wärmeübergangswert aufweisen, kann es zudem vorteilhaft sein, wenn eine Kühlfläche Kühlelemente, insbesondere Kühlrippen oder Kühlfinger, aufweist, die in der Kühlkammer angeordnet sind und mit der Kühlflüssigkeit in thermischem Kontakt stehen, wodurch diese Kühlfläche eine Hauptkühlfläche ausbildet.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Flüssigkeitskühleinrichtung ist es darüber hinaus und auch gleichzeitig möglich, die Kondensatoreinrichtung angeordnet in dem Mittelelement beidseitig zu kühlen und damit den Wirkungsgrad und die Gleichmäßigkeit der Kühlung signifikant zu verbessern. Diese beidseitige Kühlung ergibt in Kombination mit der geeigneten Reihenfolge der Durchströmung, wie sie bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Kühleinrichtung gegeben ist, eine sehr effiziente Kühlung der Kondensatoreinrichtung. Auf Grund der geringen Druckverluste, bedingt durch die geringe Wärmeabfuhr, ist der Druckverlust vor der Kühlkammer der leistungselektronischen Schalteinrichtung gering.
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Weiterhin ist der Wärmeeintrag in die Kühlflüssigkeit ebenfalls gering. Somit ist vor Eintritt in die Kühlkammer der leistungselektronischen Schalteinrichtung sowohl der Druckverlust als auch die Temperaturerhöhung der Kühlflüssigkeit sehr gering, wodurch die Kühlungsbedingungen der leistungselektronischen Schaltung nicht wesentlich schlechter sind als wenn deren zugeordnet Kühlkammer als erste durchströmt würde. Gleichzeitig ist die notwendige Kühlung der Kondensatoreinrichtung optimal.
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Bei Kühlkammern, die nicht nur einer Kondensatoreinrichtung oder einer leistungselektronischen Schalteinrichtung zugordnet sind, ist es notwendig, einen Kompromiss aus Druckverlust und abgeführter Wärmemenge in Abhängigkeit von den Anforderungen von davor und dahinter angeordneten Kühlkammern zu wählen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kühlkammern der Flüssigkeitskühleinrichtung in der Reihenfolge ihres Druckverlustes, beginnend mit dem geringsten, durchströmt werden.
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In einer ausschließlich der Verdeutlichung geschuldeten Vereinfachung auf eine Kühleinrichtung mit je zwei oberen und zwei unteren Kühlkammern, die in der Reihenfolge Zulaufanschluss, erste untere Kühlkammer, erste obere Kühlkammer, zweite obere Kühlkammer, zweite untere Kühlkammer, Ablauf anschluss von Kühlflüssigkeit durchströmbar ist, sind die oben geschilderten Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung des leistungselektronischen Systems besonders klar. Die ersten beiden durchströmten Kühlkammern dienen hierbei der beidseitigen Kühlung der Kondensatoreinrichtung, also der Kondensatoren und alternativ oder zusätzlich die Kondensatoranschlusselemente der Kondensatoreinrichtung, während die weiteren Kühlkammern, eine obere und eine untere der Kühlung je einer leistungselektronischen, der oberen und der unteren, leistungselektronischen Schalteinrichtung dienen.
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Hierzu ist vorzugsweise die erste untere Kühlkammer mittels eines ersten Verbindungskanals mit der ersten oberen Kühlkammer und die zweite obere Kühlkammer mittels eines zweiten Verbindungskanals mit der zweiten unteren Kühlkammer verbunden. Es kann ebenso vorteilhaft sein, wenn in dieser Variante, oder analog auch allgemein, die erste und zweite obere Kühlkammer zu einer einzigen Kühlkammer degenerieren und alternativ oder zusätzlich mindestens eine untere Kühlkammer aus mehreren Teilkühlkammern ausgebildet ist. Weitere Erläuterungen der Erfindung, vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung oder von Teilen hiervon.
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1 zeigt grob schematisiert ein erfindungsgemäßes leistungselektronisches System.
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2 zeigt eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen leistungselektronischen Systems in zweidimensionaler Schnittdarstellung.
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3 und 4 zeigen dreidimensionale Explosionsdarstellungen des gleichen leistungselektronischen Systems aus verschiedenen Blickrichtungen.
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5 zeigt in dreidimensionaler Darstellung die Kühlflüssigkeit in diesem leistungselektronischen System.
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1 zeigt grob schematisiert und dadurch erläuternd für die 2 bis 4 ein erfindungsgemäßes leistungselektronisches System 1. Dargestellt sind drei quaderförmige Gehäuseelemente, ein oberes Deckelement 20, ein Mittelelement 22 und ein unteres Deckelement 24, die das Gehäuse 2 des leistungselektronischen Systems 1 ausbilden.
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Jedes dieser Gehäuseelemente 20, 22, 24 ist mittels eines becherartigen Teilgehäuseelements 206, 226, 246 und eines zugeordneten Teildeckelements 200, 220, 240 ausgebildet, wobei dies bei den beiden Deckelementen 22, 24 besonders deutlich dargestellt ist. Das obere Deckelement 20 ist mit seiner Anschlussfläche 202 an der oberen Anschlussfläche 222 des Mittelelements 22 angeordnet und in analoger Weise ist das untere Deckelement 24 mit seiner Anschlussfläche 242 an der unteren Anschlussfläche 224 des Mittelelements 22 angeordnet. Die zugeordneten Anschlussflächen berühren sich jeweils nur teilweise und sind in Abschnitten beabstandet, indem mindestens eine der Anschlussflächen eine Oberflächenkontur aufweist. Durch diese Konturierung der Oberflächen werden obere und untere Kühlkammern und erste Verbindungskanäle ausgebildet. Das Mittelelement 22 weist weiterhin einen Zulaufanschluss 50, einen Ablaufanschluss 52 und mindestens einen zweiten Verbindungskanal 54, 56 zwischen dem oberen und dem unteren Kammerbereich, der die jeweiligen Kühlkammern und dortigen ersten Verbindungskanäle umfasst, auf. Diese Elemente bilden die Flüssigkeitskühleinrichtung 5 des leistungselektronischen Systems 1 aus.
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Selbstverständlich sind zur notwendigen Abdichtung der Flüssigkeitskühleinrichtung 5 insbesondere auf den Anschlussflächen 202, 222, 224, 242 fachüblich die notwendigen Dichteinrichtungen vorgesehen und angeordnet, aber nicht explizit dargestellt.
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Das untere Deckelement 24 weist hier drei untere leistungselektronische Schalteinrichtungen 34 auf. Eine dieser Schalteinrichtungen weist bei dieser Ausgestaltung ohne Beschränkung der Allgemeinheit eine funktional damit verbundene Steuerschalteinrichtung 64 auf. Ebenso ohne Beschränkung weist das obere Deckelement 20 eine leistungselektronische Schaltung 30 und zwei nicht funktional hiermit verbundene Steuerschalteinrichtungen 60 auf. Das Mittelelement 22 weist eine Kondensatoreinrichtung 4 auf, die hier aus drei Kondensatoren 40 gebildet wird, die funktional mit den drei unteren leistungselektronischen Schalteinrichtungen 34 verbunden sind, ohne dass diese Verbindung explizit dargestellt ist.
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Grundsätzlich sind ausgehend von dieser Ausgestaltung des leistungselektronischen Systems 1 eine Mehrzahl von unterschiedlichen Kühlkammerkonfigurationen ausbildbar.
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Bei einer ersten Variante einer Kühlkammer 500, 540, hier ohne Beschränkung der Allgemeinheit dargestellt bei einer oberen Kühlkammer 500, steht diese mittels einer zugeordneten Kühlfläche 522 in ausschließlichem thermischen Kontakt mit einer Kondensatoreinrichtung 4, insbesondere mit deren Kondensatoren 40 selbst oder alternativ oder zusätzlich mit deren Kondensatoranschlusselementen 410, 420. In manchen Ausgestaltungen des leistungselektronischen Systems kommt gerade der Kühlung der Kondensatoranschlusselemente besondere Bedeutung zu.
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Bei einer zweiten Variante einer Kühlkammer 502, hier ebenfalls als obere Kühlkammer dargestellt, steht diese mittels zweier Kühlflächen 506, 524 in thermischem Kontakt mit der Kondensatoreinrichtung 4 und einer Steuerschalteinrichtung 6. Bei einer dritten Variante einer Kühlkammer, hier bei einer oberen 504 und einer unteren 544 Kühlkammer dargestellt, steht diese jeweils mittels einer Kühlfläche 526, 528 mit der Kondensatoreinrichtung 4 und mittels einer weiteren jeweiligen Kühlfläche, hier jeweils einer Hauptkühlfläche 508, 546, 548, mit einer jeweiligen leistungselektronischen Schalteinrichtung 30, 34 in thermischem Kontakt. Die jeweilige Hauptkühlfläche 508, 546, 548 weist Kühlfinger auf, wodurch die Kühlleistung dieser Hauptkühlfläche wesentlich, um mindestens den Faktor zwei besser ist verglichen mit einer Kühlfläche gleicher Grundfläche. In der Regel geht mit dieser verbesserten Kühlleistung ein erhöhter Druckverlust der Kühlflüssigkeit einher. Bei einer vierten Variante einer Kühlkammer 542, hier einer unteren Kühlkammer, steht die einzige Kühlfläche 546 mit einer leistungselektronischen Schaltung 34 in thermischem Kontakt. Um die Kühlanforderungen leistungselektronischer Schaltungen erfüllen zu können, ist es jeweils vorteilhaft, deren zugeordnete Kühlflächen, wie dargestellt, als Hauptkühlflächen auszubilden.
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In besonders bevorzugter Weise wird, vgl. hierzu auch 5, das Flüssigkeitskühlsystem eines leistungselektronischen Systems, der Verständlichkeit halber ohne Steuerschalteinrichtungen 60, 64 zu berücksichtigen, derart ausgebildet, dass die Kühlflüssigkeit das Flüssigkeitskühlsystem 5 in folgender Reihenfolge durchströmt:
- – Zulaufanschluss 50;
- – eine untere Kühlkammer 540 der ersten Variante;
- – Verbindungskanal 54 vom unteren zum oberen Kammerbereich
- – eine oder mehrere obere Kühlkammern 500 erster Variante;
- – Verbindungskanal 56 vom oberen zum unteren Kammerbereich
- – eine Mehrzahl von unteren Kühlkammern 542 vierter Variante;
- – Ablaufanschluss 52.
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Es ist hierbei selbstverständlich, dass ggf. notwendig obere oder untere Verbindungskanäle ebenfalls durchflossen werden.
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Die 2 bis 4 zeigen ein leistungselektronisches System 1 gemäß dieser genannten Ausbildung.
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5 zeigt die Kühlflüssigkeit und deren Druckverlust in einem derartigen leistungselektronischen System 1, wobei hier die Flüssigkeit in korrespondierenden Bereichen des leistungselektronischen Systems mit einem Strich am Bezugszeichen versehen ist. Dargestellt sind also nicht die die Flüssigkeitskühleinrichtung bildenden Teile des Gehäuses, diese sind explizit nicht dargestellt, sondern die in der Flüssigkeitskühleinrichtung enthaltene Kühlflüssigkeit. 2 zeigt das erfindungsgemäße leistungselektronische System in zweidimensionaler Schnittdarstellung entlang eines Schnittes A-A gemäß 3, während die 3 und 4 das leistungselektronische System in Explosionsdarstellung aus zwei unterschiedlichen Blickrichtungen zeigen.
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Dargestellt ist jeweils das dreiteilige Gehäuse 2 des leistungselektronischen Systems bestehend aus dem oberen Deckelemente 20, das nicht dargestellt, eine Ansteuerschalteinrichtung aufweist. Das obere Deckelement 20 ist wie die übrigen Gehäuseteile als ein becherartiges Teilgehäuse 206 mit einem zugeordneten Teildeckelement 200 ausgebildet.
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Im Mittelelement 22 ist eine Kondensatoreinrichtung 4 mit Kondensatoren 40 und zweiten Kondensatoranschlusselementen 420 zur Verbindung mit einer externen Gleichspannungsquelle, wie auch mit einer Mehrzahl erster Kondensatoranschlusselemente 410 zur Verbindung mit leistungselektronischen Schalteinrichtungen 34 des leistungselektronischen Systems, angeordnet.
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Ebenso sind in diesem Mittelelement 22 der Zulaufanschluss 50 wie auch der Ablaufanschluss 52 für die Kühlflüssigkeit zur Durchströmung der Flüssigkeitskühleinrichtung 5 angeordnet. Die Höhenausdehnung des Mittelelements 22, also der Abstand zwischen oberem und unterem Deckelement, ist in dieser Ausgestaltung abhängig von der Kapazität der Kondensatoreinrichtung 4 und kann somit abhängig von dieser variabel ausgestaltet sein. Im unteren Deckelement 24 sind drei leistungselektronische Schalteinrichtungen 34, jeweils als Halbbrückenschaltungen ausgebildet, angeordnet.
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Die Flüssigkeitskühleinrichtung 5 des leistungselektronischen Systems besteht neben dem Zu- 50 und Ablaufanschluss 52 aus einem oberen und einem unteren Kammerbereich, der jeweils Kühlkammern und erste Verbindungskanäle aufweist sowie aus die Kammerbereiche verbindende zweite Verbindungskanäle 54, 56. Eine Kühlkammer weist hierbei definitionsgemäß im Unterschied zu einem ersten Verbindungskanal eine Kühlfläche zur thermischen Verbindung mit einer zu kühlenden Komponente, wie einer Kondensatoreinrichtung, einer Steuerschalteinrichtung oder einer leistungselektronischen Schalteinrichtung auf. Grundsätzlich können Kühlkammer und erster Verbindungskanal auch ohne Querschnittsänderung ineinander übergehen. Der erste Kammerbereich, bzw. die dortigen Kühlkammern und ersten Verbindungskanäle werden ausgebildet durch eine Konturierung der Anschlussfläche 202 der oberen Deckeinrichtung 20 und der oberen Anschlussfläche 222 des Mittelelements 22. Ebenso wird der zweite Kammerbereich ausgebildet durch eine Konturierung der Anschlussfläche 242 der unteren Deckeinrichtung 24 und der unteren Anschlussfläche 224 des Mittelelements 22.
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5 zeigt die Kühlflüssigkeit, wie sie sich in der Flüssigkeitskühleinrichtung 5 ausbreitet und die durch die verschiedenen Ausgestaltungen der Kühlkammern entstehenden Druckverluste. Es ist erkennbar, dass nach dem Zulauf 50 die Kühlflüssigkeit einer ersten unteren Kühlkammer erster Variante durchfließt, womit nur eine geringe Erwärmung und vor allem nur ein geringer Druckverlust einher gehen. Die durch entsprechende Ausgestaltung des Verbindungskanals quasi zu einer Kühlkammer degenerierten oberen Kühlkammer sind ebenfalls gemäß erster Variante ausgebildet und weisen einen vergleichbar geringen Druckverlust wie die erste untere Kühlkammer auf. Ebenso ist der Wärmeeintrag hier gering, da die Kondensatoreinrichtung 4 eine im Vergleich zu leistungselektronischen Schalteinrichtungen 30, 34 geringe Wärmeabfuhr benötigt. Allerdings ist die thermische Belastbarkeit, insbesondere die gewünschte Betriebstemperatur, der Kondensatoreinrichtung 4 wesentlich geringer als diejenige der leistungselektronischen Schalteinrichtungen. Beispielhaft sollte die Betriebstemperatur der Kondensatoreinrichtung eine Temperatur von 90°C nicht überschreiten, während die Leistungshalbleiterbauelemente der leistungselektronischen Schalteinrichtungen für Betriebstemperaturen bis 150°C häufig sogar bis 175°C ausgelegt.
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Diejenigen Kühlkammern, die mit den leistungselektronischen Schalteinrichtungen 30, 34 in thermischem Kontakt stehen, weisen den größten Wärmeeintrag in die Kühlflüssigkeit auf, wozu die Kühlflächen als Hauptkühlflächen mit Kühlelementen, wie Kühlrippen oder Kühlfinger, ausgestaltet sind. Mit dem wesentlich höheren Wärmeeintrag geht auch ein höherer Druckverlust einher.
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Zusammenfassend weist also diejenige Kühlkammer, die ausschließlich mit der Kondensatoreinrichtung in thermischem Kontakt steht, den geringsten Druckverlust aller Kühlkammern auf. Falls derartige Kühlkammern nicht vorgesehen sind weist diejenige Kühlkammer, die ausschließlich mit der Kondensatoreinrichtung und einer Steuerschalteinrichtung in thermischem Kontakt steht den geringsten Druckverlust aller Kühlkammern auf. Dem gegenüber weist diejenige Kühlkammer, die ausschließlich mit einer leistungselektronischen Schalteinrichtung in thermischem Kontakt steht, den höchsten Druckverlust aller Kühlkammern auf. Hiermit geht einher, dass die letzte durchströmte Kühlkammer einen um mindestens den Faktor 1,6, insbesondere um den Faktor 3, höheren Druckverlust als die erste durchströmte Kühlkammer aufweist.
