DE102017206774A1

DE102017206774A1 - Electric control unit

Info

Publication number: DE102017206774A1
Application number: DE102017206774.8A
Authority: DE
Inventors: Alex ITTEN; Bernhard Läng; Christof Schneggenburger; Tobias Diefenbacher
Original assignee: Lenze Automation GmbH
Current assignee: Lenze SE
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2018-10-25

Abstract

Elektrisches Steuergerät (10), aufweisend:- eine Anzahl von zu kühlenden Bauelementen (120, 121, 122),- einen Kühlkörper (110), wobei der Kühlkörper (110) gegenüber einem Bezugspotential elektrisch isoliert ist und die zu kühlenden Bauelemente (120, 121, 122) wärmeleitend mit dem Kühlkörper (110) gekoppelt sind, und- ein Gehäuse (100), wobei die zu kühlenden Bauelemente (120, 121, 122) und der Kühlkörper (110), insbesondere berührungssicher, innerhalb des Gehäuses (100) angeordnet sind.Electric control unit (10), comprising: - a number of components to be cooled (120, 121, 122), - a heat sink (110), wherein the heat sink (110) is electrically insulated from a reference potential and the components to be cooled (120, 121, 122) 121, 122) are heat-conductively coupled to the heat sink (110), and- a housing (100), wherein the components to be cooled (120, 121, 122) and the heat sink (110), in particular touch-proof, within the housing (100) are arranged.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Steuergerät.The invention relates to an electrical control device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Steuergerät zur Verfügung zu stellen, das eine möglichst optimale Entwärmung ermöglicht.The invention has for its object to provide an electrical control unit available that allows the best possible cooling.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein elektrisches Steuergerät nach Anspruch 1.The invention solves this problem by an electrical control device according to claim 1.

Das elektrische Steuergerät weist eine Anzahl (beispielsweise zwischen 1 und 50) von zu kühlenden Bauelementen auf. Die zu kühlenden Bauelemente können wärmeerzeugende Bauelemente sein, die beispielsweise während ihres Betriebs zugeführte elektrische Energie zumindest teilweise in Wärmeenergie umwandeln.The electrical control device has a number (for example, between 1 and 50) of components to be cooled. The components to be cooled may be heat-generating components which, for example, at least partially convert electrical energy supplied during their operation into heat energy.

Das elektrische Steuergerät weist weiter einen, insbesondere elektrisch leitfähigen, Kühlkörper auf, der gegenüber einem Bezugspotential, beispielsweise Schutzerde (Protective Earth, PE), elektrisch isoliert ist. Die zu kühlenden Bauelemente sind mit dem Kühlkörper derart gekoppelt, dass Wärme von den zu kühlenden Bauelementen in Richtung des Kühlkörpers geleitet werden kann, um die zu kühlenden Bauelemente zu kühlen. Der Kühlkörper kann beispielsweise aus einem Metall, insbesondere Kupfer, Messing oder Aluminium, bestehen. Der Kühlkörper kann eine höhere Wärmeleitfähigkeit als ein Gehäuse des elektrischen Steuergeräts aufweisen.The electrical control unit further comprises a, in particular electrically conductive, heat sink, which is electrically isolated from a reference potential, such as protective earth (PE). The components to be cooled are coupled to the heat sink in such a way that heat can be conducted from the components to be cooled in the direction of the heat sink in order to cool the components to be cooled. The heat sink may for example consist of a metal, in particular copper, brass or aluminum. The heat sink may have a higher thermal conductivity than a housing of the electrical control unit.

Das elektrische Steuergerät weist weiter ein Gehäuse auf, wobei die zu kühlenden Bauelemente und der Kühlkörper innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Das Gehäuse ist bevorzugt derart gestaltet, dass die zu kühlenden Bauelemente und/oder der Kühlkörper bei geschlossenem Gehäuse bzw. betriebsbereitem Gehäuse nicht von einem Benutzer berührbar sind. Mit anderen Worten sind die zu kühlenden Bauelemente und/oder der Kühlkörper bevorzugt berührungssicher innerhalb des Gehäuses angeordnet. Hierzu können beispielsweise gegebenenfalls vorhandene Öffnungen in dem Gehäuse derart geometrisch gestaltet sein, dass ein Normfinger die berührungssicher angeordneten Komponenten nicht erreichen bzw. berühren kann.The electrical control unit further comprises a housing, wherein the components to be cooled and the heat sink are arranged within the housing. The housing is preferably designed such that the components to be cooled and / or the heat sink can not be touched by a user when the housing or housing is ready for operation. In other words, the components to be cooled and / or the heat sink are preferably arranged in a contact-safe manner within the housing. For this purpose, for example, possibly existing openings in the housing may be geometrically designed such that a standard finger can not reach or touch the contact-safe arranged components.

In einer Ausführungsform ist das Gehäuse ein Metallgehäuse. Das elektrische Steuergerät weist für diesen Fall ein elektrisch isolierendes Halteelement auf, das dazu ausgebildet ist, den Kühlkörper elektrisch isolierend vom Metallgehäuse innerhalb des Metallgehäuses mechanisch zu fixieren.In one embodiment, the housing is a metal housing. The electrical control unit has for this case an electrically insulating retaining element, which is designed to mechanically fix the heat sink electrically insulating from the metal housing within the metal housing.

In einer Ausführungsform ist das Halteelement dazu ausgebildet, den Kühlkörper innerhalb des Gehäuses mechanisch mittels einer formschlüssigen Verbindung zu fixieren.In one embodiment, the holding element is designed to fix the heat sink within the housing mechanically by means of a positive connection.

In einer Ausführungsform weist das Halteelement einen ersten Kunststoffformkörper und einen zweiten Kunststoffformkörper auf, wobei der Kühlkörper an seiner ersten Stirnseite mit dem ersten Kunststoffformkörper formschlüssig, beispielsweise mittels einer Rastverbindung, verbunden ist und an seiner zweiten Stirnseite mit dem zweiten Kunststoffformkörper, beispielsweise mittels einer Rastverbindung, formschlüssig verbunden ist. Die Kunststoffformkörper können durch ein Spritzgießverfahren hergestellt sein.In one embodiment, the holding element has a first plastic molded body and a second plastic molded body, wherein the heat sink is positively connected at its first end face to the first plastic molded body, for example by means of a latching connection, and at its second end face to the second plastic molded body, for example by means of a latching connection, is positively connected. The plastic moldings can be produced by an injection molding process.

In einer Ausführungsform bildet der Kühlkörper einen geschlossenen Kühlluftkanal, beispielsweise mit einem rechteckförmigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt, wobei innerhalb des Kühlluftkanals Kühlrippen vorgesehen sind. Die zu kühlenden Bauelemente sind wärmeleitend mit mindestens einer der Seiten des Kühlkörpers gekoppelt, die den Kühlluftkanal begrenzen. Der Kühlluftkanal kann eine Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung aufweisen. Der Kühlluftkanal kann umfangsseitig geschlossen sein. Der Kühlluftkanal kann zwischen Kühlluftöffnungen voneinander verschiedener Gehäuseseiten verlaufen. Der Kühlluftkanal kann die Kühlluftöffnungen der voneinander verschiedenen Gehäuseseiten fluidleitend miteinander verbinden. Kühlluft kann durch eine Kühlluftöffnung auf einer Gehäuseseite in das Gehäuseinnere eintreten und durch den Kühlluftkanal zur anderen Gehäuseseite geleitet werden, wobei die Kühlluft auf der anderen Gehäuseseite aus den Kühlluftöffnungen aus dem Gehäuse wieder austritt.In one embodiment, the heat sink forms a closed cooling air channel, for example with a rectangular, in particular square, cross section, wherein cooling fins are provided within the cooling air channel. The components to be cooled are thermally coupled with at least one of the sides of the heat sink, which limit the cooling air duct. The cooling air channel may have an inlet opening and an outlet opening. The cooling air duct may be closed on the circumference. The cooling air duct may extend between cooling air openings of different housing sides. The cooling air duct can connect the cooling air openings of the mutually different housing sides in a fluid-conducting manner. Cooling air can enter the housing interior through a cooling air opening on one side of the housing and be led through the cooling air channel to the other housing side, wherein the cooling air exits the housing from the cooling air openings on the other housing side.

In einer Ausführungsform weist das elektrische Steuergerät einen Lüfter auf, der dazu ausgebildet ist, einen Luftstrom im Kühlluftkanal zu bewirken.In one embodiment, the electrical control device has a fan, which is designed to effect an air flow in the cooling air duct.

In einer Ausführungsform umfasst die Anzahl von zu kühlenden Bauelementen Leistungshalbleiter, und/oder Spulen, und/oder Kondensatoren.In one embodiment, the number of components to be cooled comprises power semiconductors, and / or coils, and / or capacitors.

In einer Ausführungsform weist das elektrische Steuergerät eine Anzahl (beispielsweise zwischen 1 und 20) von Entstörkondensatoren auf, beispielsweise in Form so genannter Cy-Kondensatoren, die jeweils an einem ihrer elektrischen Anschlüsse elektrisch mit dem Kühlkörper verbunden sind und an einem anderen ihrer Anschlüsse elektrisch mit einem elektrischen Zwischenkreis des elektrischen Steuergeräts verbunden sind. Hinsichtlich des Zwischenkreises sei auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen.In one embodiment, the electrical control device has a number (for example, between 1 and 20) of suppression capacitors, for example in the form of so-called Cy capacitors, which are each electrically connected to the heat sink at one of their electrical connections and electrically connected to another of their terminals an electrical DC link of the electrical control unit are connected. With regard to the intermediate circuit, reference is made to the relevant specialist literature.

In einer Ausführungsform weist das elektrische Steuergerät ein Elektromagnetische-Verträglichkeit(EMV)-Filter auf, das elektrisch und thermisch entkoppelt vom Kühlkörper ausgebildet ist. Das EMV-Filter kann eine EMV-Drossel aufweisen.In one embodiment, the electrical control device has an electromagnetic compatibility (EMC) filter that is electrically and thermally decoupled from the heat sink is formed. The EMC filter may have an EMC throttle.

In einer Ausführungsform weist das elektrische Steuergerät eine Nennleistung auf, die größer als 25 kW ist, insbesondere größer als 48 kW ist.In one embodiment, the electrical control unit has a rated power that is greater than 25 kW, in particular greater than 48 kW.

In einer Ausführungsform ist das elektrische Steuergerät ein Frequenzumrichter, ein Servoumrichter oder eine Rückspeiseeinheit, die beispielsweise dazu ausgebildet ist, in einem elektrischen Zwischenkreis vorhandene überschüssige elektrische Energie in ein Versorgungsnetz zurück zu speisen.In one embodiment, the electrical control device is a frequency converter, a servo converter or a regenerative unit, which is designed, for example, to feed back excess electrical energy present in an electrical intermediate circuit into a supply network.

In einer Ausführungsform sind die Leistungshalbleiter dazu ausgebildet, aus einer Zwischenkreisgleichspannung eine zeitlich veränderliche Spannung zu erzeugen, beispielsweise zur Netzrückspeisung oder zur Speisung einer elektrischen Maschine.In one embodiment, the power semiconductors are designed to generate a time-varying voltage from a DC link voltage, for example for feeding back the network or for feeding an electric machine.

Beim Schalten von Leistungshalbleitern wird durch die typisch sehr dünnwandige Keramikisolation unter den Leistungshalbleitern hochfrequente Störspannung in den Kühlkörper eingekoppelt. Ähnliche Störungen werden auch in Leistungsdrosseln, welche über einen Kühlkörper entwärmt werden, in den Kühlkörper übertragen.When switching power semiconductors high-frequency interference voltage is coupled into the heat sink by the typically very thin-walled ceramic insulation under the power semiconductors. Similar disturbances are also transmitted to the heat sink in power chokes, which are cooled by a heat sink.

Diese Störungen können aufgrund der hohen Schaltgeschwindigkeiten und der notwendigen Wärmeabfuhr in Richtung des Kühlkörpers nicht direkt beeinflusst werden.These disturbances can not be directly influenced due to the high switching speeds and the necessary heat dissipation in the direction of the heat sink.

Daher werden als Gegenmaßnahmen in der Regel Cy-Kondensatoren zwischen dem Zwischenkreis und dem Kühlkörper eingefügt, welche dafür sorgen, dass zumindest ein Teil der daraus folgenden Störströme direkt zurück in den Zwischenkreis geleitet werden.Therefore, cy-capacitors are usually inserted as countermeasures between the intermediate circuit and the heat sink, which ensure that at least some of the resulting interference currents are conducted directly back into the intermediate circuit.

Ist der Kühlkörper von außen berührbar, dann muss dieser beispielsweise entsprechend der Schutzklasse I gemäß EN 61140 mit PE (Protective Earth, Schutzerde) verbunden werden. Über diese niederohmige Verbindung zu PE fließt jedoch ein Teil der Störströme in das Versorgungsnetz ab und wird damit sowohl in leitungsgebundenen als auf in gestrahlten EMV-Messungen sichtbar.If the heat sink can be touched from outside, then it must be connected to PE (Protective Earth, protective earth), for example in accordance with protection class I in accordance with EN 61140. However, part of the interference currents flows into the supply network via this low-resistance connection to PE, making it visible in both conducted and radiated EMC measurements.

Um die EMV-Normen einzuhalten, müssen die Cy-Kondensatoren vergrößert werden, was jedoch den Erdleiterstrom erhöht. Das Ansteigen des Erdleiterstromes wiederum führt zu Problemen im Zusammenhang mit Fehlerstrom-Schutzschaltern (FI-Schaltern).In order to comply with EMC standards, the Cy capacitors must be increased, which, however, increases the earth conductor current. The increase in ground wire current in turn leads to problems associated with residual current circuit breakers (RCCBs).

Kommt es in IT-Netzen zu einem Erdschluss am Wechselrichterausgang, dann werden diese Cy-Kondensatoren thermisch hoch belastet und können ausfallen. Um Ausfälle zu verhindern muss eine IT-Trennstelle eingebaut werden, an welcher diese Cy-Kondensatoren vom PE Potential getrennt werden. Viele Anwender sind mit dieser Problematik überfordert, was zusätzliche Supportaufwendungen nach sich zieht.If there is a ground fault at the inverter output in IT networks, these Cy capacitors are subject to high thermal loads and can fail. In order to prevent failures, an IT separation point must be installed at which these Cy capacitors are disconnected from the PE potential. Many users are overwhelmed with this problem, which entails additional support costs.

Erfindungsgemäß ist der Kühlkörper derart in das Gehäuse des Steuergeräts intergiert, dass er von außen nicht mehr berührbar ist, so dass der Kühlkörper auch in einem Gerät beispielsweise der Schutzklasse I nach EN 61140 von PE isoliert werden darf.According to the invention, the heat sink is integrated into the housing of the control unit in such a way that it can no longer be touched from the outside, so that the heat sink may also be isolated from PE in a device, for example, protection class I according to EN 61140.

Damit entfällt die niederohmige Verbindung zu PE und die in den Kühlkörper eingekoppelten Störströme können das Steuergerät nicht verlassen. Damit können die Cy-Kondensatoren kleiner dimensioniert werden und die Rückführung der Störströme in den Zwischenkreis funktioniert deutlich besser.This eliminates the low-resistance connection to PE and the interference currents coupled into the heat sink can not leave the control unit. Thus, the Cy capacitors can be made smaller and the feedback of the interference currents in the DC link works much better.

Bei IT-Netzen kann weiter eine thermische Überlastung der Cy-Kondensatoren nicht mehr erfolgen, weil diese nicht mehr mit PE verbunden sind. Ein Auftrennen einer PE-Verbindung ist damit nicht mehr erforderlich.In the case of IT networks, it is no longer possible to thermally overload the cy capacitors because they are no longer connected to PE. A separation of a PE connection is therefore no longer necessary.

Eine elektrische Isolation des Kühlkörpers ist erfindungsgemäß bei einem luftgekühlten Gerät mit sehr geringen Mehrkosten zu erreichen, welche deutlich kleiner sind als die zusätzlich notwendigen EMV-Entstörmaßnahmen. Insgesamt können damit Steuergeräte mit Leistungselektronik realisiert werden, welche für vergleichbare EMV-Anforderungen deutlich kostengünstiger hergestellt werden können, als wenn der Kühlkörper mit PE verbunden werden muss.An electrical insulation of the heat sink is achieved according to the invention in an air-cooled device with very low additional costs, which are significantly smaller than the additional necessary EMC suppression measures. Overall, so that control units can be realized with power electronics, which can be made significantly cheaper for comparable EMC requirements, as if the heat sink must be connected to PE.

Erfindungsgemäß wird der Kühlkörper in ein Gehäuse, beispielsweise ein Blechgehäuse, eingepackt, welches die mechanischen Kräfte und das Gewicht des Kühlkörpers und aller daran befestigten bzw. angeschraubten (und mitgekühlten) Komponenten (insbesondere Drosseln und Leistungshalbleiter) aufnimmt und an die Befestigungspunkte des Gehäuses, beispielsweise an eine Rückwand des Gehäuses, weiterleitet.According to the invention, the heat sink is packaged in a housing, for example a sheet-metal housing, which absorbs the mechanical forces and the weight of the heat sink and all attached and / or co-cooled components (in particular chokes and power semiconductors) and to the attachment points of the housing, for example to a rear wall of the housing, forwards.

Zwei Kunststoffteile können dabei die Funktion der elektrischen Isolation übernehmen, indem diese den Kühlkörper durch formschlüssige Verbindung mechanisch fixieren ohne dass eine leitende Verbindung (z.B. über eine Metallschraube) die Isolation überbrückt.Two plastic parts can take on the function of electrical insulation by mechanically fixing the heat sink by positive connection without a conductive connection (for example via a metal screw) bridging the insulation.

Die thermische Anbindung sämtlicher Spulen bzw. Drosseln an den Kühlkörper, welche wie oben beschrieben in ähnlicher Weise Störspannung in den Kühlkörper einkoppeln, unterstützt das EMV-Verhalten dahingehend, dass auch diese Störungen mit geringem Aufwand im Gerät zurückbehalten und in den Zwischenkreis zurückgeführt werden können.The thermal connection of all coils or chokes to the heat sink, which coupled as described above in a similar manner interference voltage in the heat sink, supports the EMC behavior to the effect that these disturbances can be retained in the device with little effort and returned to the DC link.

Optimal angeordnete und richtig dimensionierte Cy-Kondensatoren reduzieren die Störspannungen im Kühlkörper, indem die eingekoppelte Energie über eine kurze und damit niederinduktive Verbindung zurück in den Zwischenkreis geführt wird. Optimally arranged and correctly dimensioned Cy capacitors reduce the interference voltages in the heat sink by passing the coupled-in energy back into the DC link via a short and thus low-inductive connection.

Um kapazitive Kopplungen an ein nachfolgendes EMV-Filter an einem Ausgang des Steuergeräts, beispielsweise in Form einer Netzrückspeiseeinheit, zu vermeiden, wird das EMV-Filter getrennt vom Kühlkörper aufgebaut und ausschließliche über die zirkulierende Luft im Gerät gekühlt. Dies ist aufgrund der deutlich kleineren Verlustleistung des EMV-Filters einfach realisierbar. Durch die räumliche Separierung des EMV-Filters werden kapazitive Einkopplungen der Störungen auf die Versorgungsleitungen (DC und AC) vermieden.In order to avoid capacitive coupling to a subsequent EMC filter at an output of the control unit, for example in the form of a power recovery unit, the EMC filter is constructed separately from the heat sink and cooled exclusively on the circulating air in the device. This is easy to implement due to the significantly lower power loss of the EMC filter. Due to the spatial separation of the EMC filter capacitive coupling of the interference on the supply lines (DC and AC) are avoided.

Die Erfindung wird nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Hierbei zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung eines teilweise geöffneten erfindungsgemäßen Steuergeräts in einer ersten Ansicht und
2 eine perspektivische Darstellung des teilweise geöffneten erfindungsgemäßen Steuergeräts in einer weiteren Ansicht.

The invention will be described in detail below with reference to the drawings. Hereby show:

1 a perspective view of a partially opened control device according to the invention in a first view and
2 a perspective view of the partially open control device according to the invention in a further view.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines teilweise geöffneten erfindungsgemäßen elektrischen Steuergeräts 10 in einer ersten Ansicht. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des teilweise geöffneten erfindungsgemäßen Steuergeräts 10 in einer weiteren Ansicht. 1 shows a perspective view of a partially opened electrical control device according to the invention 10 in a first view. 2 shows a perspective view of the partially opened control device according to the invention 10 in another view.

Das Steuergerät 10 ist vorliegend eine (Netz-) Rückspeiseeinheit, die dazu ausgebildet ist, gegebenenfalls in einem Zwischenkreis vorhandene überschüssige elektrische Energie in ein Versorgungsnetz zurück zu speisen. Insoweit sei auch auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen.The control unit 10 In the present case, this is a (mains) regenerative unit which is designed to feed excess electrical energy which may be present in a DC link back into a supply network. In that regard, reference is also made to the relevant specialist literature.

Das Steuergerät weist eine Nennleistung größer als 48 kW auf.The control unit has a nominal power greater than 48 kW.

Bezugnehmend auf 1 und 2 weist das Steuergerät 10 weiter eine Anzahl von wärmeerzeugenden Bauelementen in Form von Spulen 120, 121 und Leistungshalbleitern 122 auf. Die Leistungshalbleiter sind dazu ausgebildet, aus einer Zwischenkreisgleichspannung eine zeitlich veränderliche Spannung zur Netzeinspeisung zu erzeugen.Referring to 1 and 2 indicates the controller 10 a number of heat-generating components in the form of coils 120 . 121 and power semiconductors 122 on. The power semiconductors are designed to generate from a DC link voltage a time-varying voltage for feeding in the grid.

Das Steuergerät 10 weist weiter einen Kühlkörper 110 auf, wobei der Kühlkörper 110 gegenüber Schutzerde PE elektrisch isoliert ist und die wärmeerzeugenden Bauelemente 120, 121, 122 wärmeleitend mit dem Kühlkörper 110 gekoppelt sind.The control unit 10 further has a heat sink 110 on, with the heat sink 110 Protective earth PE is electrically insulated and the heat-generating components 120 . 121 . 122 thermally conductive with the heat sink 110 are coupled.

Die wärmeerzeugenden Bauelemente 120, 121, 122 und der Kühlkörper 110 sind berührungssicher innerhalb eines Metallgehäuses 100 des Steuergeräts 10 angeordnet. Es versteht sich, dass in den 1 und 2 das Gehäuse 100 aus Gründen der Beschreibung der Erfindung teilweise geöffnet dargestellt ist. In einem Betriebszustand des Steuergeräts 10 ist das Gehäuse 100, beispielsweise durch Hinzufügen weiterer, nicht dargestellter Gehäuseteile, derart geschlossen, dass eine Berührung potentiell spanungsführender Komponenten, wie beispielsweise des Kühlkörpers 110, nicht möglich ist.The heat-generating components 120 . 121 . 122 and the heat sink 110 are finger-safe within a metal housing 100 of the control unit 10 arranged. It is understood that in the 1 and 2 the housing 100 for reasons of description of the invention is shown partially open. In an operating state of the control unit 10 is the case 100 For example, by adding more, not shown, housing parts, so closed that a touch potentially potential-carrying components, such as the heat sink 110 , not possible.

Das Gehäuse 100 weist an einer ersten Gehäuseseite 101 und an einer zweiten Gehäuseseite 102, die der ersten Gehäuseseite gegenüberliegt, jeweils Kühlluftöffnungen 105 auf. Der Kühlkörper bildet einen geschlossenen Kühlluftkanal 111, der zwischen den Kühlluftöffnungen 105 der ersten Gehäuseseite 101 und der zweiten Gehäuseseite 102 verläuft.The housing 100 points to a first side of the housing 101 and on a second side of the housing 102 , which is opposite to the first housing side, each cooling air openings 105 on. The heat sink forms a closed cooling air channel 111 that is between the cooling air openings 105 the first side of the housing 101 and the second housing side 102 runs.

Das elektrische Steuergerät 10 weist weiter ein elektrisch isolierendes Halteelement mit einem ersten Kunststoffformkörper 115 und einen zweiten Kunststoffformkörper 115' auf, wobei der Kühlkörper 110 an einer ersten Stirnseite mit dem ersten Kunststoffformkörper 115 formschlüssig verbunden ist und an einer zweiten Stirnseite mit dem zweiten Kunststoffformkörper 115' formschlüssig verbunden ist, wobei die Kunststoffformkörper 115 und 115' wiederum jeweils an zugehörigen Gehäusebereichen mechanisch fixiert sind.The electrical control unit 10 further comprises an electrically insulating retaining element with a first plastic molding 115 and a second plastic molding 115 ' on, with the heat sink 110 at a first end face with the first plastic molding 115 is positively connected and at a second end face with the second plastic molded body 115 ' is positively connected, wherein the plastic molded body 115 and 115 ' in turn, each mechanically fixed to respective housing areas.

Der Kühlkörper 110 bildet einen geschlossenen Kühlluftkanal 111, wobei innerhalb des Kühlluftkanals 111 eine Anzahl von Kühlrippen 112 vorgesehen ist. Die Bauelemente 120, 121, 122 sind wärmeleitend mit verschiedenen, bezogen auf den Kühlluftkanal 111 äußeren Seiten 130, 131, 132, 133 des Kühlkörpers 110 gekoppelt. An einer ersten Seite 133 des Kühlkörpers 110 sind die Spulen 120 wärmeleitend mit dem Kühlkörper 110 gekoppelt. An der zweiten Seite 132 des Kühlkörpers 110 sind die Spulen 121 wärmeleitend mit dem Kühlkörper 110 gekoppelt. Die erste Seite 133 des Kühlkörpers 110 liegt der zweiten Seite 132 des Kühlkörpers 110 gegenüber. An der dritten Seite 131 des Kühlkörpers 110 sind die Leistungshalbleiter 122 wärmeleitend mit dem Kühlkörper 110 gekoppelt, wobei die dritte Seite 131 senkrecht auf die erste Seite 133 und die zweite Seite 132 steht.The heat sink 110 forms a closed cooling air channel 111 , being inside the cooling air channel 111 a number of cooling fins 112 is provided. The components 120 . 121 . 122 are thermally conductive with different, based on the cooling air duct 111 outer sides 130 . 131 . 132 . 133 of the heat sink 110 coupled. On a first page 133 of the heat sink 110 are the coils 120 thermally conductive with the heat sink 110 coupled. At the second page 132 of the heat sink 110 are the coils 121 thermally conductive with the heat sink 110 coupled. The first page 133 of the heat sink 110 lies the second page 132 of the heat sink 110 across from. On the third page 131 of the heat sink 110 are the power semiconductors 122 thermally conductive with the heat sink 110 coupled, the third page 131 perpendicular to the first page 133 and the second page 132 stands.

Das elektrische Steuergerät 10 weist weiter eine erste Platine 145 auf, die parallel und versetzt zur dritten Seite 131 des Kühlkörpers 110 angeordnet ist und die elektrisch mit den Leistungshalbleitern 122 verbunden ist.The electrical control unit 10 further shows a first board 145 on, the parallel and offset to the third page 131 of the heat sink 110 is arranged and electrically connected to the power semiconductors 122 connected is.

Das elektrische Steuergerät 10 weist weiter eine zweite Platine 146 auf, die parallel und versetzt zur zweiten Seite 132 des Kühlkörpers 110 angeordnet ist und die elektrisch mit den Spulen 121 verbunden ist.The electrical control unit 10 further shows a second board 146 on, parallel and offset to the second page 132 of the heat sink 110 is arranged and electrically connected to the coils 121 connected is.

Das elektrische Steuergerät 10 weist weiter eine dritte Platine 147 auf, die parallel und versetzt zur zweiten Seite 132 des Kühlkörpers 110 angeordnet ist und die eine Anzahl von elektrischen Kontakten 150 trägt, wobei die elektrischen Kontakte 150 dazu ausgebildet sind, eine elektrische Versorgungsleitung an das elektrische Steuergerät 10 anzuschließen. Die zweite Platine 146 ist mechanisch an der dritten Platine 147 befestigt.The electrical control unit 10 shows a third board 147 on, parallel and offset to the second page 132 of the heat sink 110 is arranged and a number of electrical contacts 150 carries, with the electrical contacts 150 are adapted to an electrical supply line to the electrical control unit 10 to join. The second board 146 is mechanically on the third board 147 attached.

Das elektrische Steuergerät 10 weist einen Lüfter 135 auf, der dazu ausgebildet ist, einen Luftstrom im Kühlluftkanal 111 zu bewirken.The electrical control unit 10 has a fan 135 on, which is adapted to an air flow in the cooling air duct 111 to effect.

Das elektrische Steuergerät 10 weist weiter eine Anzahl (beispielsweise zwei) von Cy-Entstörkondensatoren 123 auf, die jeweils an einem ihrer elektrischen Anschlüsse elektrisch mit dem Kühlkörper 110 verbunden sind und an einem anderen ihrer Anschlüsse elektrisch mit einem elektrischen Zwischenkreis des elektrischen Steuergeräts 10 verbunden sind.The electrical control unit 10 further includes a number (for example, two) of Cy suppression capacitors 123 on, each at one of its electrical connections with the heat sink electrically 110 are connected and at another of its terminals electrically connected to an electrical DC link of the electrical control unit 10 are connected.

Das elektrische Steuergerät 10 weist weiter ein EMV-Filter 140 auf, das elektrisch und thermisch entkoppelt vom Kühlkörper 110 ausgebildet ist.The electrical control unit 10 also has an EMC filter 140 electrically and thermally decoupled from the heat sink 110 is trained.

Claims

Electrical control unit (10), comprising: a number of components to be cooled (120, 121, 122), - A heat sink (110), wherein the heat sink (110) is electrically isolated from a reference potential and the components to be cooled (120, 121, 122) are thermally conductively coupled to the heat sink (110), and - A housing (100), wherein the components to be cooled (120, 121, 122) and the heat sink (110), in particular touch-safe, within the housing (100) are arranged.

Electrical control unit (10) after Claim 1 , characterized in that - the housing (100) is a metal housing, and - the electrical control unit (10) has an electrically insulating holding element (115, 115 ') which is designed to electrically isolate the heat sink (110) from the housing ( 100) within the housing (100) mechanically fix.

Electrical control unit (10) after Claim 2 , characterized in that - the holding element (115, 115 ') is adapted to fix the heat sink (110) within the housing (100) mechanically by means of a positive connection.

Electrical control unit (10) after Claim 2 or 3 , characterized in that - the holding element (115, 115 ') has a first plastic molded body (115) and a second plastic molded body (115'), wherein the cooling body (110) is positively connected at a first end face with the first plastic molded body (115) and at a second end face with the second plastic molded body (115 ') is positively connected.

Electric control unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - the cooling body (110) forms a closed cooling air channel (111), wherein within the cooling air duct (111) cooling ribs (112) are provided, wherein the components (120, 121 , 122) are coupled in heat-conducting fashion to a side of the heat sink (110) which delimits the cooling-air channel (111).

Electrical control unit (10) after Claim 5 , characterized in that - the electrical control unit (10) comprises a fan (135) which is adapted to cause an air flow in the cooling air passage (111).

Electrical control unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - the number of components to be cooled (120, 121, 122) comprise power semiconductors and / or coils and / or capacitors.

Electrical control unit (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that - the electrical control unit (10) comprises a number of suppression capacitors, which are electrically connected at one of its electrical connections to the heat sink (110) and at another of their terminals are electrically connected to an electrical DC link of the electrical control unit.

Electrical control unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - the electrical control unit (10) has an EMC filter (140) which is electrically and thermally decoupled from the heat sink (110) is formed.

Electrical control unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - the electrical control unit (10) has a rated power which is greater than 25 kW, in particular greater than 48 kW.

Electrical control unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - the electrical control unit (10) is a frequency converter, a servo inverter or a regenerative unit.

Electrical control unit (10) according to one of Claims 7 to 11 , characterized in that - the power semiconductors are adapted to generate from a DC link voltage a time-varying voltage.