DE102018211128B3

DE102018211128B3 - Anordnung mit einem Gehäuse und einer darin auf einem Gehäuseboden angeordneten Leistungselektronikschaltung

Info

Publication number: DE102018211128B3
Application number: DE102018211128.6A
Authority: DE
Inventors: Mircea Birdeanu; Sorin Andrei; Andrei-Radu Negrila; Sebastian Taubert; Eduard Iosif Trif
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2019-11-28
Anticipated expiration: 2038-07-06
Also published as: WO2020007712A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Gehäuse (1) und einer darin auf einem Gehäuseboden (2) angeordneten Leistungselektronikschaltung (5, 6,7), wobei zumindest in dem Gehäuseboden (2) ein Hohlraum (8) mit zum Gehäuseäußeren führenden Anschlüssen ((9, 10) zum Zu- und Abführen einer Kühlflüssigkeit ausgebildet ist, wobei auf der dem Hohlraum (8) abgewandten Seite des Gehäusebodens (2) Kühlrippen (11) ausgebildet sind, wobei in dem Gehäuse (1) ein durch einen Elektromotor (14) angetriebener Ventilator (12; 13) derart angeordnet ist, dass dessen Luftstrom durch die Kühlrippen (11) gekühlt wird und anschließend die Leistungselektronikschaltung (5, 6,7) entwärmt, wobei der Elektromotor (14) außerhalb des Gehäuses (1) angeordnet ist.

Description

Aus der DE 10 2007 061 593 A1 ist eine Anordnung mit einem Gehäuse und einer darin auf einem Gehäuseboden angeordneten Leistungselektronikschaltung bekannt, bei der auf diesem Gehäuseboden außerdem ein Kälteverteiler angeordnet ist, an dem Kühlrippen ausgebildet sind, und der zum Gehäuseäußeren führende Anschlüsse zum Zu- und Abführen einer Kühlflüssigkeit aufweist. In dem Gehäuse ist ein Ventilator ausgebildet, der bevorzugt von dem Kühlmittelstrom angetrieben wird und dessen Luftstrom durch die Kühlrippen gekühlt wird und anschließend die Leistungselektronikschaltung entwärmt. Einzelne Bauteile der Leistungselektronikschaltung können über Zu- und Abläufe direkt mit dem Kälteverteiler verbunden sein, um so direkt mit dem Kühlmittel gekühlt zu werden. Dies ist jedoch sehr aufwändig.
Die DE 196 53 523 A1 offenbart eine Anordnung mit einem Gehäuse und einer darin auf einem Gehäuseboden angeordneten Leistungselektronikschaltung, bei der zumindest in dem Gehäuseboden ein Hohlraum mit zum Gehäuseäußeren führenden Anschlüssen zum Zu- und Abführen einer Kühlflüssigkeit ausgebildet, wobei auf der dem Hohlraum abgewandten Seite des Gehäusebodens Kühlrippen ausgebildet sind, und wobei in dem Gehäuse ein durch einen Elektromotor angetriebener Ventilator derart angeordnet ist, dass dessen Luftstrom durch die Kühlrippen gekühlt wird und anschließend die Leistungselektronikschaltung entwärmt.
Hier sind allerdings der Ventilator und der diesen antreibende Elektromotor im Gehäuse der Anordnung integral ausgebildet, so dass bei einem Defekt eines der Teile beide ausgetauscht werden müssen.
Die US 2015 / 0 070 845 A1 beschreibt eine Energieversorgungseinrichtung, bei der ein erster Raum und ein zweiter Raum begrenzt sind. In dem ersten Raum ist eine Spulenkomponente und in dem zweiten Raum sind wärmeerzeugende Komponenten und Komponenten mit einem schwachen Wärmewiderstand angeordnet. Die Energieversorgungsvorrichtung ist so konfiguriert, dass sie die Spulenkomponente in dem ersten Raum enthält, so dass Umgebungsluft der Spulenkomponente eine erste Seitenwand kontaktieren kann, die den ersten Raum bildet, was es möglich macht, Wärmeabgabe zu einem Kühlmittel in einem Kühlmittelkanal über die erste Seitenwand zu erwarten. Daher kann Wärme aus der Umgebungsluft der Spulenkomponente, deren Temperatur durch Wärmeerzeugung erhöht wurde, effizient in Richtung des Kühlmittels abgegeben werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung mit einem Gehäuse und einer darin auf einem Gehäuseboden angeordneten Leistungselektronikschaltung anzugeben, die auf einfache und flexible Weise eine effektive Kühlung der Leistungselektronikschaltung bewirkt.
Die Aufgabe wird durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demnach ist bei einer Anordnung mit einem Gehäuse und einer darin auf einem Gehäuseboden angeordneten Leistungselektronikschaltung zumindest in dem Gehäuseboden ein Hohlraum mit zum Gehäuseäußeren führenden Anschlüssen zum Zu- und Abführen einer Kühlflüssigkeit ausgebildet, wobei auf der dem Hohlraum abgewandten Seite des Gehäusebodens Kühlrippen ausgebildet sind, und wobei in dem Gehäuse ein durch einen Elektromotor angetriebener Ventilator derart angeordnet ist, dass dessen Luftstrom durch die Kühlrippen gekühlt wird und anschließend die Leistungselektronikschaltung entwärmt, wobei der Elektromotor außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Die Leistungselektronikschaltung ist also auf dem Gehäuseboden angeordnet, der als Kälteverteiler fungiert und damit nicht nur die Kühlrippen sondern auch die auf ihm angeordneten Bauteile der Leistungselektronikschaltung direkt kühlt. Zusätzlich sorgt ein Ventilator für eine Luftzirkulation durch die Kühlrippen und zu der Leistungselektronikschaltung. Der Ventilator wird dabei durch einen Elektromotor angetrieben und ist daher unabhängig von einem Kühlmittelfluss. Außerdem ist ein Austausch des Elektromotors möglich, ohne das Gehäuse öffnen zu müssen.
Hierbei kann der Elektromotor in vorteilhafter Weise an einer Gehäusewand angeordnet sein.
Die Erfindung wird nachfolgen anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen

1 eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß dem Stand der Technik,
2 eine erfindungsgemäße Anordnung, und
3 einen Aus- und Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung, die den Hohlraum im Gehäuseboden zeigt.

Die Anordnung gemäß der 1 hat ein Gehäuse 1, das im geöffneten Zustand, also ohne Deckel, gezeigt ist, das einen Gehäuseboden 2 und Gehäusewände 3 hat. Auf einer Leiterplatte 4 sind elektrische und elektronische Bauteile, wie Kondensatoren 5, Leistungshalbleiterschaltelemente 6 und Spulen 7 angeordnet. Diese Leistungselektronikschaltung kann z.B. eine Ladeschaltung zum konduktiven oder induktiven Laden von Energiespeichern z.B. in einem Kraftfahrzeug sein. Die Leiterplatte 4 ist auf dem Gehäuseboden 2 angeordnet.
In dem Gehäuseboden 2 ist gemäß 3 ein Hohlraum 8 ausgebildet, der mit einem zum Gehäuseäußeren führenden Kühlmitteleinlass 9 und einem Kühlmittelauslass 10 verbunden ist. Auf diese Weise wird der Gehäuseboden 2 und damit die auf ihm angeordnete Leistungselektronikschaltung gekühlt bzw. entwärmt.
Zusätzlich sind über dem Hohlraum 8 Kühlrippen 11 angeordnet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel senkrecht auf dem Gehäuseboden 2 stehen und in das Gehäuse 1 ragen. Die Kühlrippen 11 können dabei in verschiedenen Winkeln zueinander angeordnet sein, um einen Luftstrom, der von einem Ventilator 12 erzeugt wird, in seiner Strömungsrichtung zu beeinflussen.
Der Ventilator 12 ist in der 1 mit einem integrierten Elektromotor ausgebildet, so dass der Elektromotor auch innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass keine Kupplung zwischen dem Antrieb des Ventilators 12 und dem Ventilator 12 selbst und auch keine Durchführung in einer Gehäusewand 3 für eine Antriebswelle nötig ist.
Beim Betrieb des Ventilators 12 mit integriertem Elektromotor wird Luft an den durch das im Hohlraum 8 strömende Kühlmittel gekühlten Kühlrippen 11 vorbeigeführt und ggf. gelenkt durch die Stellung der Kühlrippen 11 zu den Bauteilen 5, 6, 7 der Leistungselektronikschaltung geblasen, so dass diese in vorteilhafter Weise gekühlt bzw. entwärmt werden.
Das in der 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Gehäuse und einer darin auf einem Gehäuseboden angeordneten Leistungselektronikschaltung ist im Wesentlich gleich ausgeführt wie die Variante der 1, so dass gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht nochmals beschrieben werden.
Im Unterschied zur Darstellung der 1 ist hier jedoch der den Ventilator 13 antreibende Elektromotor 14 außerhalb des Gehäuses 1 an einer Gehäusewand 3 angeordnet und über ein Kupplung 15 und eine Antriebswelle, die durch die Gehäusewand 3 hindurchgeführt ist, mit dem Ventilator 13 verbunden.
Diese erfindungsgemäße Ausführung hat den Vorteil, dass bei einem Austausch des Elektromotors 14 das Gehäuse 1 nicht geöffnet werden muss.
Die 3 zeigt in einer vergrößerten Detaildarstellung die Kühlrippen 11, die hier einstückig mit dem Teil des Gehäusebodens 2 ausgebildet sind, der den Hohlraum 8 zum Gehäuseinneren hin begrenzt.

Claims

Anordnung mit einem Gehäuse (1) und einer darin auf einem Gehäuseboden (2) angeordneten Leistungselektronikschaltung (5, 6,7), wobei zumindest in dem Gehäuseboden (2) ein Hohlraum (8) mit zum Gehäuseäußeren führenden Anschlüssen (9, 10) zum Zu- und Abführen einer Kühlflüssigkeit ausgebildet ist, wobei auf der dem Hohlraum (8) abgewandten Seite des Gehäusebodens (2) Kühlrippen (11) ausgebildet sind, wobei in dem Gehäuse (1) ein durch einen Elektromotor (14) angetriebener Ventilator (12; 13) derart angeordnet ist, dass dessen Luftstrom durch die Kühlrippen (11) gekühlt wird und anschließend die Leistungselektronikschaltung (5, 6, 7) entwärmt, und wobei der Elektromotor (14) außerhalb des Gehäuses (1) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, bei dem der Elektromotor (14) an einer Gehäusewand (3) angeordnet ist.