-
Die Erfindung betrifft eine Wechselrichteranordnung aufweisend einen Wechselrichter mit elektronischen Halbleiterbauelementen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Wechselrichteranordnung.
-
Aus der
EP 1 206 029 A1 ist ein Wechselrichter bekannt für einen elektrischen Motor, der umfasst: eine Schalteinrichtung, eine Kühlkörpereinrichtung, die mit der Schalteinrichtung verbunden ist, eine kapazitive Einrichtung, und eine Gleichstrom-Wechselstrom-Umkehrschaltung, die Umkehrschaltungschips aufweist; worin die Schalteinrichtung und die Gleichstrom-Wechselstrom-Umkehrschaltung den Wechselrichter in die Lage versetzen, Gleichspannung als Eingangsleistung aufzunehmen und Dreiphasenwechselstrom abzugeben, die Kühlkörpereinrichtung ein Gehäuse mit wenigstens einem Wärmeübertragungsflüssigkeitsdurchgang in einem Innenbereich des Kühlkörpergehäuses umfasst, wobei die Kühlkörpereinrichtung ferner wenigstens einen Eingangsanschluss und eine Auslassöffnung für Wärmeübertragungsflüssigkeit umfasst, sodass die Wärmeübertragungsflüssigkeit durch die Kühlkörpereinrichtung hindurchströmt, um Wärme aus der Schalteinrichtung abzuleiten, und die Chips der Gleichstrom-Wechselstrom-Umkehrschaltung und der Schalteinrichtung direkt auf einer ersten Hauptfläche des Kühlkörpergehäuses angebracht sind, bei dem die erste Hauptfläche des Kühlkörpergehäuses so ausgerichtet ist, dass sie die Deckfläche davon ist, die Deckfläche des Kühlkörpergehäuses elektrisch spannungsführend ist und als Teil der Umkehrschaltung dient, und das Kühlkörpergehäuse aus Molybdän besteht.
-
Aus der
DE 10 2010 047 507 A1 ist ein Antriebsstrang bekannt der umfasst: ein Getriebe mit einem Getriebegehäuse; und einen Motor/Generator, der außerhalb des Getriebegehäuses positioniert ist; wobei der Motor/Generator ausgestaltet ist, um ein Kühlungsöl zum Kühlen des Motors/Generators zu empfangen. Der Motor/Generator kann Kühlungsöl vom Getriebe empfangen. Der Antriebsstrang kann ferner umfassen: ein Gleichrichter/Wechselrichter-Modul, das mit dem Motor/Generator zur Bereitstellung von elektrischer Leistung für diesen funktional verbunden ist; wobei das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul durch ein Kühlungsöl von dem Getriebe oberstromig zu dem Motor/Generator gekühlt wird, wobei das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul und der Motor/Generator dabei in einem gemeinsamen Kühlkreis enthalten sind. Alternativ kann der Antriebsstrang ferner umfassen: ein Gleichrichter/Wechselrichter-Modul, das mit dem Motor/Generator zur Bereitstellung von elektrischer Leistung für diesen funktional verbunden ist; wobei das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul in einem gemeinsamen Kühlkreis mit dem Motor/Generator durch ein Kühlungsöl gekühlt wird. Alternativ kann der Antriebsstrang ferner umfassen: ein Gleichrichter/Wechselrichter-Modul, das mit dem Motor/Generator zur Bereitstellung von elektrischer Leistung für diesen funktional verbunden ist; wobei das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul in einem vom Motor/Generator getrennten Kühlkreis entweder durch eine Luftkühlung oder durch eine Ölkühlung oder durch eine Wasser-Ethylenglykolkühlung gekühlt wird.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Wechselrichteranordnung baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern.
-
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Wechselrichteranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
-
Die Wechselrichteranordnung kann zur Anordnung in einem Fahrzeug dienen. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann ein Elektrofahrzeug sein. Das Fahrzeug kann ein Elektroauto sein. Das Fahrzeug kann ein Hybridelektrokraftfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann einen Antriebsstrang aufweisen. Das Fahrzeug kann einen elektrischen Energiespeicher aufweisen. Der elektrische Energiespeicher kann ein Akkumulator sein. Der elektrische Energiespeicher kann ein Hochvolt-Akkumulator sein. Das Fahrzeug kann einen Elektromotor aufweisen. Der Elektromotor kann ein Drehstrommotor sein. Der Elektromotor kann mit Dreiphasenwechselstrom betreibbar sein. Der Wechselrichter kann dazu dienen, Gleichspannung in Wechselspannung, also einen Gleichstrom in einen Wechselstrom, umzurichten. Der Wechselrichter kann dazu dienen, einen dreiphasigen Wechselstrom/Drehstrom zu erzeugen. Der Wechselrichter kann ein elektronischer Wechselrichter sein. Der Wechselrichter kann selbstgeführt sein. Der Wechselrichter kann fremdgeführt sein. Die elektronischen Halbleiterbauelemente können Leistungstransistoren sein. Die Leistungstransistoren können Bipolartransistoren, MOSFET oder IGBT sein. Ein unmittelbares Kühlen ist insbesondere ein Kühlen mit unmittelbarem Wärmeübergang zwischen den Halbleiterbauelementen und dem Kühlmittel. Ein elektrisch isolierendes Kühlmittel ist insbesondere ein Kühlmittel mit einer sehr geringen elektrischen Leitfähigkeit. Das Kühlmittel kann ein Fluid sein. Das Kühlmittel kann eine Flüssigkeit sein. Das Kühlmittel kann ein Öl sein.
-
Die Wechselrichteranordnung kann einen Kühlmittelkanal aufweisen. Der Kühlmittelkanal kann zum Führen von Kühlmittel dienen. Der Kühlmittelkanal kann dazu dienen, Kühlmittel zu den Halbleiterbauelementen zuzuführen und Kühlmittel von den Halbleiterbauelementen abzuführen. Der Kühlmittelkanal kann einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Der Kühlmittelkanal kann Teil eines Kühlmittelkreislaufs sein. Der Kühlmittelkreislauf kann einen Wärmetauscher aufweisen. Der Kühlmittelkreislauf kann eine Kühlmittelpumpe aufweisen. Der Kühlmittelkanal kann einen ersten Kühlmittelkanalabschnitt aufweisen. Der Kühlmittelkanal kann einen zweiten Kühlmittelkanalabschnitt aufweisen. Der Kühlmittelkanal kann einen Schnittstellenabschnitt aufweisen. Der Schnittstellenabschnitt kann zwischen dem ersten Kühlmittelkanalabschnitt und dem zweiten Kühlmittelkanalabschnitt angeordnet sein. Der erste Kühlmittelkanalabschnitt und der zweite Kühlmittelkanalabschnitt können durch Trennen eines Kühlmittelrohrs hergestellt sein. Der Schnittstellenabschnitt kann zum Verbinden des ersten Kühlmittelkanalabschnitts und des zweiten Kühlmittelkanalabschnitts dienen. Der Schnittstellenabschnitt kann zum Anordnen der Halbleiterbauelemente in dem Kühlmittelkanal dienen.
-
Die Wechselrichteranordnung kann Busbars aufweisen. Busbars sind insbesondere eigensteife tragfähige elektrische Leiter. Die Busbars können aus einem Metallblech in einem Stanz-Biege-Verfahren hegestellt sein. Die Busbars können einlagig oder mehrlagig sein. Die Halbleiterbauelemente können mithilfe der Busbars elektrisch kontaktiert sein. Die Halbleiterbauelemente können mithilfe der Busbars in dem Kühlmittelkanal angeordnet sein. Die Halbleiterbauelemente können von einer Kühlmittelkanalwand beabstandet angeordnet sein.
-
Der Schnittstellenabschnitt kann Ausnehmungen für die Busbars aufweisen. Die Busbars können durch den Schnittstellenabschnitt aus dem Kühlmittelkanal geführt sein. Die Busbars können durch den Schnittstellenabschnitt in den Kühlmittelkanal geführt sein.
-
Der Schnittstellenabschnitt kann aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sein. Der Schnittstellenabschnitt kann aus einem temperaturbeständigen Material hergestellt sein. Der Schnittstellenabschnitt kann aus einem Kunststoff hergestellt sein. Der Schnittstellenabschnitt kann in einem Spritzverfahren hergestellt sein.
-
Der Schnittstellenabschnitt kann mit dem ersten Kühlmittelkanalabschnitt und mit dem zweiten Kühlmittelkanalabschnitt muffenartig verbunden sein. Der Schnittstellenabschnitt kann mit dem ersten Kühlmittelkanalabschnitt und mit dem zweiten Kühlmittelkanalabschnitt mithilfe einer Nut-Fortsatz-Verbindung verbunden sein. Der Schnittstellenabschnitt kann mit dem ersten Kühlmittelkanalabschnitt und mit dem zweiten Kühlmittelkanalabschnitt verklebt sein.
-
Die Busbars können außenseitig des Schnittstellenabschnitts eine Ummantelung aufweisen. Die Ummantelung kann zum kühlmitteldichten Abdichten dienen. Die Ummantelung kann zum elektrischen Isolieren dienen. Die Ummantelung kann aus einem Kunststoff hergestellt sein.
-
Die Wechselrichteranordnung kann Kondensatoren aufweisen. Die Kondensatoren können Keramikkondensatoren sein. Die Kondensatoren können mithilfe der Busbars elektrisch kontaktiert sein. Die Kondensatoren können mithilfe der Busbars in dem Kühlmittelkanal angeordnet sein.
-
Die Wechselrichteranordnung kann einen Zwischenkreiskondensator aufweisen. Der Zwischenkreiskondensator kann außerhalb des Kühlkanals angeordnet sein. Der Zwischenkreiskondensator kann möglichst nahe an dem Schnittstellenabschnitt angeordnet sein. Der Zwischenkreiskondensator kann an dem Schnittstellenabschnitt angeordnet sein.
-
Die Busbars können umgeformt werden. Die Halbleiterbauelemente können mit den Busbars elektrisch leitend verbunden werden. Die Halbleiterbauelemente können mit den Busbars mechanisch verbunden werden. Die Halbleiterbauelemente können mit den Busbars fest verbunden werden. Die Halbleiterbauelemente können mit den Busbars formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden werden. Die Halbleiterbauelemente können mit den Busbars verlötet werden. Die Busbars können mit dem Schnittstellenabschnitt mechanisch verbunden werden. Die Busbars können mit dem Schnittstellenabschnitt fest verbunden werden. Die Busbars können mit dem Schnittstellenabschnitt formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden werden. Die Busbars können in den Schnittstellenabschnitt eingesteckt werden. Der Schnittstellenabschnitt kann an die Busbars angespritzt sein.
-
Der Schnittstellenabschnitt kann mit dem zweiten Kühlmittelkanalabschnitt formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden werden. Der Schnittstellenabschnitt kann mit dem zweiten Kühlmittelkanalabschnitt verclipst werden. Der Schnittstellenabschnitt kann mit dem zweiten Kühlmittelkanalabschnitt verklebt werden. Der erste Kühlmittelkanalabschnitt kann mit dem Schnittstellenabschnitt verclipst werden. Der erste Kühlmittelkanalabschnitt kann mit dem Schnittstellenabschnitt formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden werden. Der erste Kühlmittelkanalabschnitt kann mit dem Schnittstellenabschnitt verklebt werden.
-
Mit der Erfindung wird ein Aufwand, wie Bauaufwand und/oder Kostenaufwand, reduziert. Weitere Schichten können entfallen. Eine Anzahl von Wärmeübergängen wird reduziert. Eine Anzahl von Wärmedurchgängen wird reduziert. Eine Belastung durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten wird reduziert.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
-
Es zeigen schematisch und beispielhaft:
- 1 eine Wechselrichteranordnung mit gekühlten Halbleiterbauelementen,
- 2 eine Wechselrichteranordnung mit einem Kühlmittelkanal mit einem ersten Kühlmittelkanalabschnitt, einem Schnittstellenabschnitt und einem zweiten Kühlmittelkanalabschnitt, einem Leistungsteil, einem Zwischenkreiskondensator und einem Elektromotor,
- 3 einen Schnittstellenabschnitt eines Kühlmittelkanals,
- 4 einen Schnittstellenabschnitt eines Kühlmittelkanals mit Busbars und Halbleiterbauelementen,
- 5 eine Wechselrichteranordnung mit einem Kühlmittelkanal mit einem ersten Kühlmittelkanalabschnitt, einem Schnittstellenabschnitt mit Busbars und Halbleiterbauelementen und einem zweiten Kühlmittelkanalabschnitt und
- 6 eine Wechselrichteranordnung mit einem ersten Kühlmittelkanal und einem zweiten Kühlmittelkanal.
-
1 zeigt eine Wechselrichteranordnung 1. Die Wechselrichteranordnung 1 weist einen Wechselrichter 2 mit elektronischen Halbleiterbauelementen 3, 4 auf. Die Wechselrichteranordnung 1 dient zur Anordnung in einem Kraftfahrzeug, um eine Gleichspannung eines Akkumulators in eine Wechselspannung, vorliegend einen Dreiphasen-Wechselstrom, umzurichten.
-
Die Wechselrichteranordnung 1 weist einen Kühlmittelkanal 5 zum Führen eines elektrisch isolierenden Kühlmittels 6, vorliegend eines Öls, auf. Der Kühlmittelkanal 5 ist Teil eines Kühlmittelkreislaufs 7 mit einem Wärmetauscher 8 und einer Kühlmittelpumpe 9. Die Halbleiterbauelemente 3, 4 sind mithilfe von Busbars, wie 10, elektrisch kontaktiert und in dem Kühlmittelkanal 5 angeordnet. Die Wechselrichteranordnung weist Kondensatoren, wie 11, auf, die ebenfalls mithilfe der Busbars 10 elektrisch kontaktiert und in dem Kühlmittelkanal angeordnet sind. Die Halbleiterbauelemente 3, 4 und die Kondensatoren 11 sind mithilfe des Kühlmittels 6 unmittelbar kühlbar.
-
2 zeigt die Wechselrichteranordnung 1 mit dem Kühlmittelkanal 5, einem Leistungsteil 12, einem Zwischenkreiskondensator 13 und einem Elektromotor 14. Das Leistungsteil 12 weist die Halbleiterbauelemente 3, 4, die Kondensatoren 11 und die Busbars 10 auf. Der Kühlmittelkanal 5 weist einen ersten Kühlmittelkanalabschnitt 15, einen zweiten Kühlmittelkanalabschnitt 16 und einen zwischen dem ersten Kühlmittelkanalabschnitt 15 und dem zweiten Kühlmittelkanalabschnitt 16 angeordneten Schnittstellenabschnitt 17 auf. Der Zwischenkreiskondensator 13 ist nahe an dem Schnittstellenabschnitt 17 angeordnet.
-
3 zeigt den Schnittstellenabschnitt 17 des Kühlmittelkanals 5. 4 zeigt den Schnittstellenabschnitt 17 des Kühlmittelkanals 5, Busbars 10 und Halbleiterbauelemente 3, 4.
-
Der Schnittstellenabschnitt 17 verbindet den ersten Kühlmittelkanalabschnitt 15 und den zweiten Kühlmittelkanalabschnitt 16 dicht miteinander. Der Schnittstellenabschnitt 17 dient zum Anordnen der Halbleiterbauelemente 3, 4 und der Kondensatoren 11 in dem Kühlmittelkanal 5, der erste Kühlmittelkanalabschnitt 15 dient zum Zuführen von Kühlmittel 6 zu den Halbleiterbauelementen 3, 4 und den Kondensatoren 11 und der zweite Kühlmittelkanalabschnitt 16 dient zum Abführen von Kühlmittel 6 von den Halbleiterbauelementen 3, 4 und den Kondensatoren 11.
-
Der Schnittstellenabschnitt 17 ist aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt und weist Ausnehmungen auf, durch die die Busbars 10 hindurchgeführt sind. Die Halbleiterbauelemente 3, 4 und die Kondensatoren 11 tragende Abschnitte der Busbars 10 verlaufen parallel zu dem Kühlmittelkanal 5, durch den Schnittstellenabschnitt 14 hindurchgeführte Abschnitte der Busbars 10 verlaufen senkrecht zu dem Kühlmittelkanal 5.
-
Außenseitig des Schnittstellenabschnitts 17 weisen die Busbars 10 eine Ummantelung 18 auf. Die Ummantelung 18 dient zum kühlmitteldichten Abdichten und gegebenenfalls zum elektrischen Isolieren.
-
5 zeigt die Wechselrichteranordnung 1 mit dem Kühlmittelkanal 5 mit dem ersten Kühlmittelkanalabschnitt 15, dem Schnittstellenabschnitt 17 mit Busbars 10, Halbleiterbauelementen 3, 4 und Kondensatoren 11 und dem zweiten Kühlmittelkanalabschnitt 16 bei Kühlung mithilfe des Kühlmittels 6.
-
6 zeigt eine Wechselrichteranordnung 1 mit einem ersten Kühlmittelkanal 5 und einem zweiten Kühlmittelkanal 18 für einen erhöhten Wärmeabtransport. Der zweite Kühlmittelkanal 18 ist radial außenseitig des ersten Kühlmittelkanals 5 angeordnet. Der zweite Kühlmittelkanal 18 dient zum Führen eines Kühlmittels 19, vorliegend eines Wasser-Glykol-Gemisches. Der Schnittstellenabschnitt 17 erstreckt sich radial sowohl über den ersten Kühlmittelkanal 5 als auch über den zweiten Kühlmittelkanal 18. Im Übrigen wird ergänzend auf die 1 bis 5 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wechselrichteranordnung
- 2
- Wechselrichter
- 3
- Halbleiterbauelement
- 4
- Halbleiterbauelement
- 5
- Kühlmittelkanal
- 6
- Kühlmittel
- 7
- Kühlmittelkreislauf
- 8
- Wärmetauscher
- 9
- Kühlmittelpumpe
- 10
- Busbar
- 11
- Kondensator
- 12
- Leistungsteil
- 13
- Zwischenkreiskondensator
- 14
- Elektromotor
- 15
- erster Kühlmittelkanalabschnitt
- 16
- zweiter Kühlmittelkanalabschnitt
- 17
- Schnittstellenabschnitt
- 18
- Kühlmittelkanal
- 19
- Kühlmittel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1206029 A1 [0002]
- DE 102010047507 A1 [0003]
