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Die Erfindung betrifft eine Wechselrichtereinrichtung, insbesondere für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Anzahl an Halbleitermodulen und mit Wärmeleitelementen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Wechselrichtereinrichtung.
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Ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug weist typischerweise eine Batterie (Traktions-Batterie) auf, welche eine elektrische Maschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs mit Energie versorgt. Dabei ist unter einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug insbesondere ein Elektrofahrzeug, welches die zum Antrieb notwendige Energie lediglich in der Batterie speichert (BEV, battery electric vehicle), ein Elektrofahrzeug mit einem Reichweitenverlängerer (REEV, range extended electric vehicle), ein Hybridfahrzeug (HEV, hybrid electric vehicle) und/oder ein Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV, plug-in hybrid electric vehicle) zu verstehen.
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Für den Betrieb der elektrischen Maschine wird dabei ein Wechselrichter herangezogen, welcher die von der Batterie bereitgestellte Gleichspannung in eine Wechselspannung wandelt. Typischerweise sind solche Wechselrichter mittels (Silizium-Halbleitern) Si-Halbleitern gebildet. Die bei Betrieb des Wechselrichters abgegebene Wärme muss dabei abtransportiert (abgeleitet) werden, damit die vergleichsweise niedrige obere Grenztemperatur (sog. Sperrschicht-Temperatur, Junction temperature) des Arbeits-Temperaturbereichs von Si-Halbleitern nicht überschritten wird. Insbesondere wird hierzu eine Flüssigkeitskühlung, insbesondere ein Wasser- Ethylen-Glykol- Kreislauf herangezogen, da eine Luftkühlung aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit von Luft eine vergleichsweise kleine Kühlleistung aufweist. Eine Flüssigkeitskühlung weist insbesondere eine Pumpe, einen Wärmetauscher, einen Schlauch für die Flüssigkeit sowie die Flüssigkeit selbst auf, weshalb eine derartige Kühlung nachteilig ein vergleichsweise hohes Gewicht aufweist und vergleichsweise viel Bauraum benötigt.
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Beispielsweise ist in „Design and Analysis of a 55-kW Air-Cooled Automotive Traction Drive Inverter" von B. Wrzecionko et al., IEEE Transactions on power electronics, Vol. 29, No.5, 5. Mai 2014, ein Wechselrichtersystem offenbart, welches mittels SiC-JFETs (Siliciumcarbid junction gate field-effect transistors) gebildet ist.
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Solche SiC-Halbleiter (Siliciumcarbid-, Silziumkarbid-Halbleiter) weisen vorteilhafterweise eine höhere Sperrschicht-Temperatur und eine geringere Verlustleistung als Si-Halbleiter auf. Infolgedessen ist eine Luftkühlung solcher SiC-Halbleiter bzw. SiC-Halbleitermodule ermöglicht.
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Ferner ist beispielsweise aus der
DE 10 2012 021 445 A1 eine Vorrichtung zur Kühlung einer Elektronikkomponente bekannt. Hierbei ist die Elektronikkomponente in einer Aufnahmevorrichtung angeordnet. Deren Gehäuse ist mit einer stromabwärts des Verdampfers einer Fahrzeug-Klimaanlage angeordneten Luftleitung versehen. Zur Kühlung der Elektronikkomponente ist die Luftleitung von einem mittels der Fahrzeug-Klimaanlage gekühlten Luftstrom durchströmbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Wechselrichtereinrichtung anzugeben. Insbesondere soll hierbei deren Kühlung möglichst bauraum-, gewichts- und/oder kostensparend sein. Des Weiteren soll ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Wechselrichtereinrichtung angegeben werden.
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Bezüglich der Wechselrichtereinrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich des Kraftfahrzeugs wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 8 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit der Wechselrichtereinrichtung sinngemäß auch für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.
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Die Wechselrichtereinrichtung ist insbesondere für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und eingerichtet. Die Wechselrichtereinrichtung weist eine Anzahl an plattenförmigen Halbleitermodulen, bevorzugt SiC-Halbleitermodulen (Siliziumkarbid-Halbleitermodulen), auf, welche in Richtung deren gemeinsamer Plattennormalen übereinander gestapelt sind. Also sind die Halbleitermodule parallel zueinander angeordnet. Mittels der Halbleitermodule ist ein Wechselrichter gebildet.
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Unter einem plattenförmigen Gegenstand ist hierbei zu verstehen, dass dieser eine Ausdehnung in einer Raumrichtung aufweist, welche im Vergleich zu dessen Ausdehnung in einer zu dieser Raumrichtung senkrecht orientierte Ebene vergleichsweise klein ist. Diese Raumrichtung bildet bezüglich der plattenförmigen Halbleitermodule die Richtung deren Plattennormale. Dabei werden diejenigen Flächen der Halbleitermodule, welche senkrecht zur Plattennormale orientiert sind, hier und im Folgenden als Breitseiten bezeichnet. Die an Breitseiten angrenzenden Seiten werden als Stirnseiten bezeichnet.
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Jedes der Halbleitermodule ist des Weiteren zu dessen Kühlung beidseitig bezüglich der Richtung der Plattennormalen mit einem Wärmeleitelement gekoppelt. Also ist jedes der Halbleitermodule an deren Breitseiten von Wärmeleitelementen flankiert und mit diesen thermisch leitend kontaktiert.
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Geeigneter Weise ist zwischen zwei der Halbleitermodule jeweils ein einziges Wärmeleitelement angeordnet. Zusammenfassend ist dann zwischen jedem der Halbleitermodule sowie bezüglich der Richtung der Plattennormalen außenseitig der beiden äußersten Halbleitermodule jeweils ein Wärmeleitelement angeordnet. Somit ist zwischen jedem Wärmeleitelement ein Halbleitermodul angeordnet.
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Des Weiteren sind die Wärmeleitelemente mit einem, insbesondere separaten, luftgekühlten bzw. luftkühlbaren Kühlkörper (thermisch, wärmeleitend) verbunden. Alternativ ist jedes der Wärmeleitelemente mit jeweils einem Kühlkörper verbunden. Zusammenfassend wird die von den Halbleitermodulen abgegebene Wärme mittels der Wärmeleitelemente an den Kühlkörper abgeleitet, welcher wiederum mit Luft bzw. mit einem Luftstrom gekühlt wird. Der Kühlkörper weist zur verbesserten Wärmeabgabe an die Luft zweckmäßigerweise eine möglichst große Oberfläche auf. Hierzu weist der Kühlkörper beispielsweise eine Anzahl an Lamellen auf, welche parallel zur Strömungsrichtung des Luftstroms orientiert sind.
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Vorteilhafterweise ist aufgrund der beidseitigen Anordnung der Wärmeleitelemente am jeweiligen Halbleitermodul die zur Wärmeableitung herangezogene (Ober-) Fläche vergleichsweise groß. Infolgedessen sind eine vergleichsweise gute Wärmespreizung und eine vergleichsweise gute Kühlung der Halbleitermodule realisiert. Bei der Ausführung der Halbleitermodule als SiC-Halbleitermodule ist aufgrund deren vergleichsweise hohen Sperrschicht-Temperatur und der vergleichsweise geringen Verlustleistung von SiC-Halbleitern eine Luftkühlung, auch bei einer vergleichsweise hohen Leistung der elektrischen Maschine und einer damit einhergehenden Wärmeabgabe der SiC-Halbleitermodule der Wechselrichtereinrichtung, ermöglicht. Eine Flüssigkeitskühlung, insbesondere eine Wasserkühlung, ist nicht notwendig, so dass Kosten, Bauraum sowie Gewicht eingespart sind.
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Bevorzugt werden SiC-Halbleitermodule aufgrund deren vergleichsweise hohen Sperrschicht-Temperatur und deren vergleichsweise geringen Verlustleistung als Halbleitermodule herangezogen. Alternativ sind solche Halbleitermaterialen geeignet, welche eine derart hohe Sperrschicht-Temperatur und/oder eine derart geringe Verlustleistung aufweisen, dass bei Betrieb der Wechselrichtereinrichtung mit der oben dargelegten Luftkühlung die Sperrschicht-Temperatur bei nicht überschritten wird.
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Insbesondere sind hierzu Halbleitermaterialien mit einer Sperrschichttemperatur entsprechend der von SiC-Halbleitern oder höher, und mit einer Verlustleistung entsprechend der von SiC-Halbleitern oder geringer geeignet. Beispielsweise kann hierzu ein GaN-Halbleiter bzw. ein GaN-Halbleitermodul (Galliumnitrid-Halbleitermodul) herangezogen werden. Da bevorzugt SiC- Halbleitermodule verwendet werden, ist im Folgenden lediglich zu SiC-Halbleitermodulen Bezug genommen, jedoch gelten die Ausführungen auch für Halbleitermodule mit entsprechenden Eigenschaften.
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Vorzugsweise wird lediglich der Kühlkörper mit einem Luftstrom beaufschlagt. Die SiC-Halbleitermodule werden also nicht mittels eines entsprechenden Luftstroms gekühlt, so dass die SiC-Halbleitermodule nicht vom Luftstrom und/oder von im Luftstrom ggf. vorhandenen (Schmutz-)Partikeln beschädigt werden.
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Die SiC-Halbleitermodule weisen eine Anzahl an Halbleiterschaltern, beispielsweise selbstsperrende JFETs (junction gate field-effect transistors) oder MOSFETs (metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor) auf, mittels welchen der Wechselrichter gebildet ist. In geeigneter Ausgestaltung weist die Wechselrichtereinrichtung drei SiC-Halbleitermodule auf, wobei mittels jedem der SiC-Halbleitermodule jeweils eine Halbbrücke des Wechselrichters gebildet ist.
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Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung ist jedes der Wärmeleitelemente mittels eines Wärmerohrs (Heat Pipe) mit dem Kühlkörper verbunden. Alternativ ist jedes der Wärmeleitelemente mittels mehrerer Wärmerohre mit dem Kühlkörper verbunden. Zweckmäßigerweise ragen die Wärmerohre zumindest teilweise in die Wärmeleitelemente hinein. Beispielsweise sind die Wärmerohre in die Wärmeleitelemente eingelassen.
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Beispielsweise zusätzlich sind die Wärmerohre direkt mit den jeweiligen SiC-Halbleitermodulen thermisch kontaktiert. Das Wärmeleitelement erfüllt dabei zusätzlich den Zweck eines Abstandshalters sowie den Zweck eines Wärmereservoirs. Die Wärmeleitelemente sind zweckmäßigerweise aus einem thermisch vergleichsweise gut leitenden Material, insbesondere Kupfer, gebildet.
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Alternativ ist jedes der Wärmeleitelemente mittels eines Wärmerohrs gebildet, wobei die als Wärmerohre ausgebildeten Wärmeleitelemente mit dem Kühlkörper verbunden sind. Insbesondere sind auf diese Weise die die Wärmerohre direkt mit den jeweiligen SiC-Halbleitermodulen thermisch kontaktiert.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung weist die Wechselrichtereinrichtung eine Steuereinheit mit einer (ersten) Leiterplatte auf. Die erste Leiterplatte ist insbesondere eine sogenannte Treiberplatine (Treiberboard). Vorteilhafterweise verläuft die erste Leiterplatte parallel zur Plattennormale, und ist an einer ersten Stirnseite der SiC-Halbleitermodule, vorzugsweise parallel zu diesen, angeordnet. Die SiC-Halbleitermodule sind dabei elektrisch mit der ersten Leiterplatte verbunden. Dabei sind Kontaktierungen der SiC-Halbleitermodule für die erste Leiterplatte an der ersten Stirnseite angeordnet.
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Vorteilhafterweise sind dann sogenannte Gate-Treiber oder Steuereingangs-Treiber der ersten Leiterplatte für die jeweiligen SiC-Halbleitermodule bezüglich deren Induktivitäten gleich ausbildbar und zweckmäßigerweise auch ausgebildet. Folglich sind Schaltzeiten der Halbleiterschalter der entsprechenden SiC-Halbleitermodule gleich. Weiter vorteilhaft ist die Leiterplatte in platzsparender Weise angeordnet.
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Vorzugsweise ist der jeweilige (Wechselstrom-)Phasenanschluss des Wechselrichters ebenfalls an der ersten Stirnseite des entsprechenden SiC-Halbleitermoduls angeordnet. Die Phasenanschlüsse sind dabei beispielsweise zwischen den Kontaktierungen für die erste Leiterplatte angeordnet. Insbesondere sind die Phasenanschlüsse durch entsprechende Aussparungen der ersten Leiterplatte geführt.
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Vorzugsweise ist die erste Leiterplatte beabstandet zu den ersten Stirnseiten der SiC-Halbleitermodule angeordnet, sodass eine Erwärmung der ersten Leiterplatte aufgrund der bei Betrieb der SiC-Halbleitermodule abgegebenen Wärme verhindert oder lediglich gering ist.
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Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung weist die Steuereinheit eine zweite Leiterplatte auf, welche insbesondere eine Steuerplatine (Controllerboard) bildet. Diese verläuft in platzsparender Weise senkrecht zur Richtung der Plattennormale und ist in dieser Richtung neben einem der äußersten Wärmeleitelemente angeordnet. Zweckmäßigerweise ist die zweite Leiterplatte ebenfalls beabstandet zum äußersten Wärmeleitelement angeordnet, um eine Wärmeübertragung vom äußersten SiC-Halbleitermodul zu verhindern oder zumindest zu verringern.
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Alternativ ist die zweite Leiterplatte parallel zur ersten Leiterplatte angeordnet. Geeigneterweise ist dabei die erste Leiterplatte zwischen der zweiten Leiterplatte und den SiC-Halbleitermodulen angeordnet. Die zweite Leiterplatte ist als in einer Richtung senkrecht zur Plattennormale neben der ersten Leiterplatte angeordnet.
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Gemäß einer geeigneten Weiterbildung weist die Wechselrichtereinrichtung eine Anzahl an Zwischenkreiskondensatoren auf. Diese sind an die SiC-Halbleitermodule angeschlossen und an einer zweiten Stirnseite der SiC-Halbleitermodule angeordnet. Vorzugsweise sind die Zwischenkreiskondensatoren an denjenigen (zweiten) Stirnseiten der SiC-Halbleitermodule angeordnet, welche die Kontaktierungen für die Zwischenkreiskondensatoren aufweisen. Geeigneterweise sind die Kontaktierungen für die Zwischenkreiskondensatoren dabei an der zur ersten Stirnseite parallelen (gegenüberliegenden) Stirnseite angeordnet. Beispielsweise alternativ sind die Zwischenkreiskondensatoren auf eine gemeinsame Platine aufgebracht. Vorzugsweise ist die Platine dabei bauraumsparend parallel zu den zweiten Stirnseiten der SiC-Halbleitermodule, und somit parallel zu der Plattennormale, angeordnet. Als Zwischenkreiskondensatoren sind vorzugsweise hochtemperaturgeeignete Keramikkondensatoren herangezogen.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung weist die Wechselrichtereinrichtung einen Ventilator (Lüfter) auf. Dieser dient der Erzeugung eines den Kühlkörper kühlenden Luftstroms. Der Ventilator ist dabei am Kühlkörper angeordnet oder zur Anordnung in einem Luftkanal vorgesehen, in welchem der Kühlkörper aufgenommen ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist ein Kraftfahrzeug eine Wechselrichtereinrichtung in einer der oben beschriebenen Varianten auf. Insbesondere weist die Wechselrichtereinrichtung eine Anzahl an plattenförmigen SiC-Halbleitermodulen auf, welche in Richtung deren gemeinsamer Plattennormale übereinander angeordnet sind, wobei jedes der SiC-Halbleitermodule zu dessen Kühlung beidseitig bezüglich der Richtung der Plattennormalen mit einem Wärmeleitelement gekoppelt ist.
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Das Kraftfahrzeug weist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung eine Klimaanlage auf. Mittels dieser kann einen Luftstrom zur Kühlung des Kühlkörpers vorkonditioniert, also gekühlt, gefiltert und/oder entfeuchtet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Klimaanlage ein mittels des Kühlkörpers erwärmter Luftstrom zugeführt werden. Dieser erwärmte Luftstrom wird insbesondere zur Erwärmung eines Fahrzeuginnenraums herangezogen.
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Sofern der erwärmte Luftstrom nicht zur Erwärmung des Fahrzeuginnenraums herangezogen werden soll, wird dieser über einen Luftauslass an die Umgebung abgeführt. Bei Verwendung des mittels des Kühlkörpers erwärmten Luftstroms zur Erwärmung des Fahrzeuginnenraums, ist eine Heizleistung der Klimaanlage entsprechend reduziert, und infolgedessen ein energieeffizienter Betrieb des Kraftfahrzeugs realisiert.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer Wechselrichtereinrichtung und mit einer Klimaanlage, wobei ein Kühlkörper der Wechselrichtereinrichtung in einem Luftkanal der Klimaanlage aufgenommen ist,
- 2 in perspektivischer Ansicht die Wechselrichtereinrichtung mit einer Anzahl an Wärmeleitelementen, zwischen welchen jeweils ein SiC-Halbleitermodul angeordnet ist, wobei jeder der Wärmeleitelemente mittels eines Wärmerohrs mit dem Kühlkörper verbunden ist,
- 3 die Wechselrichtereinrichtung in einer schematischen Frontansicht auf eine erste Stirnseite der SiC-Halbleitermodule, und
- 4 die Wechselrichtereinrichtung in einer schematischen Seitenansicht auf eine an die erste Stirnseite angrenzende Stirnseite der SiC-Halbleitermodule.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 2 gezeigt, welches elektrisch angetrieben ist. Hierzu weist das Kraftfahrzeug 2 eine (Traktions-)Batterie 4 sowie eine als Elektromotor 6 ausgebildete elektrische Maschine auf. Zwischen der Batterie 4 und dem Elektromotor 6 ist eine Wechselrichtereinrichtung 8 geschaltet, mittels welcher eine von der Batterie 4 bereitgestellte Gleichspannung bzw. ein von der Batterie 4 bereitgestellter Gleichstrom in eine zum Betrieb des Elektromotors 6 geeignete Wechselspannung bzw. in einen geeigneten Wechselstrom gewandelt wird.
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In den 2 bis 4 ist die Wechselrichtereinrichtung 8 detaillierter dargestellt. Wie dort erkennbar ist, weist die Wechselrichtereinrichtung 8 drei SiC-Halbleitermodule 10 auf, wobei mittels jedem der SiC-Halbleitermodule 10 jeweils eine Halbbrücke der Wechselrichtereinrichtung 8 gebildet ist. Die SiC-Halbleitermodule 10 bilden also einen Wechselrichter. Die SiC-Halbleitermodule 10 sind plattenförmig, und weisen in einer Ebene eine größere Ausdehnung auf, als in Richtung senkrecht zu dieser Ebene. Die Normale zu dieser Ebene wird als Plattennormale N bezeichnet.
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Die SiC-Halbleitermodule 10 sind parallel zueinander angeordnet. Somit weisen diese eine gemeinsame Plattennormale N auf. In Richtung der Plattennormalen N sind die SiC-Halbleitermodule 10 übereinander gestapelt. Die SiC-Halbleitermodule 10 fluchten in dieser Richtung.
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Des Weiteren weist die Wechselrichtereinrichtung 8 eine Anzahl an Wärmeleitelementen 12 auf. Diese sind sowohl zwischen den SiC-Halbleitermodulen 10, sowie bezüglich der Plattennormalen N außenseitig der beiden äußeren SiC-Halbleitermodule 10 angeordnet. Auf diese Weise ist jedes der SiC-Halbleitermodule 10 beidseitig bezüglich der Richtung der Plattennormalen N von einem der Wärmeleitelemente 12 flankiert. Die SiC-Halbleitermodule 10 sind zu deren Kühlung, also zum Abtransport von bei deren Betrieb erzeugten Wärme, in nicht weiter dargestellter Weise thermisch leitend mit den jeweiligen Wärmeleitelementen 12 gekoppelt.
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Des Weiteren ist jedes der Wärmeleitelemente 12 mittels eines Wärmerohrs 14 mit einem Kühlkörper 16 verbunden. Zusammenfassend erfolgt eine Wärmeübertragung bzw. eine Wärmeableitung von den SiC-Halbleitermodulen 10 über die Wärmeleitelemente 12 und über die Wärmerohre 14 an den Kühlkörper 16. Der Kühlkörper 16 weist eine lamellenartige Struktur auf, sodass eine Wärmeabgabe an einen diesen beaufschlagenden und kühlenden Luftstrom LK verbessert ist. Zur Erzeugung des Luftstroms LK ist am Kühlkörper 16 ein Ventilator 18 angeordnet.
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Jedes der SiC-Halbleitermodule 10 weist an einer parallel zur Richtung der Plattennormalen N angeordneten ersten Stirnseite 20 eine Anzahl an Kontaktierung 22 auf. Die ersten Stirnseiten 20 der SiC-Halbleitermodule 10 sind dabei in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Die Kontaktierungen 22 dienen der elektrischen Verbindung des jeweiligen SiC-Halbleitermoduls 10 mit einer ersten Leiterplatte 24 einer Steuereinheit 26 der Wechselrichtereinrichtung 8. Die erste Leiterplatte 24 ist dabei in der 2 zum Zwecke einer besseren Übersichtlichkeit transparent dargestellt. Die SiC-Halbleitermodule 10 sind also mit der ersten Leiterplatte 24 elektrisch verbunden. Hierbei ist die erste Leiterplatte 24 als eine Treiberplatine (Treiberboard) ausgebildet. Die erste Leiterplatte 24 verläuft dabei ebenfalls parallel zur Plattennormale N und parallel zu den ersten Stirnseiten 20 der SiC-Halbleitermodule 10. Des Weiteren ist die erste Leiterplatte 24 beabstandet zu den ersten Stirnseiten 20 angeordnet, sodass eine Wärmeübertragung von den SiC-Halbleitermodul in 10 auf die erste Leiterplatte 24 vermieden oder zumindest verringert ist.
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Wie insbesondere in der 4 erkennbar ist, weist die Steuereinheit 26 des Weiteren eine als Steuerplatine (Controllerboard) ausgebildete zweite Leiterplatte 28 auf, welche mit der ersten Leiterplatte 24 elektrisch verbunden ist. Die zweite Leiterplatte 28 erstreckt sich dabei in einer zur Richtung der Plattennormalen N senkrechten Ebene, wobei die zweite Leiterpatte 28 in bauraumsparender Weise 28 in dieser Richtung neben einem der äußersten Wärmeleitelemente 12 und beabstandet zu diesem angeordnet ist.
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Gemäß einer nicht weiter dargestellten Alternative ist die zweite Leiterplatte 28 parallel zur ersten Leiterplatte 24 angeordnet. Dabei ist die erste Leiterplatte 24 zwischen der zweiten Leiterplatte 28 und den SiC-Halbleitermodulen 10 angeordnet.
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Zum Zwecke einer besseren Übersicht sind in den 3 und 4 der Ventilator 18 und in der 3 die erste Leiterplatte 24 nicht dargestellt.
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Die Wechselrichtereinrichtung 8 weist ferner drei Zwischenkreiskondensatoren 30 auf. Diese sind mit Kontaktierungen 22 der SiC-Halbleitermodule 10 elektrisch verbunden und an deren zweiten Stirnseiten 32 angeordnet. Die zweiten Stirnseiten 32 der SiC-Halbleitermodule 10 sind dabei parallel zu deren ersten Stirnseiten 20 orientiert, mit anderen Worten sind die zweiten Stirnseite 32 zu den ersten Stirnseiten 20 abgewandt. Die Zwischenkreiskondensatoren 30 erstrecken sich dabei in einer Ebene senkrecht zur Plattennormalen N.
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Gemäß einer nicht weiter dargestellten Alternative sind die Zwischenkreiskondensatoren 30 auf eine gemeinsame Platine aufgebracht. Diese Platine verläuft dabei parallel zu den zweiten Stirnseiten 32 der SiC-Halbleitermodule 10, und somit parallel zu der Plattennormale N.
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Die Wärmerohre 14 sind in die Wärmeleitelemente 12 eingelassen und ragen aus derjenigen Seite des jeweiligen Wärmeleitelements 12 heraus, welche parallel zur einer an die erste Stirnseite 20 und an die zweite Stirnseite 32 angrenzenden dritten Stirnseite 34 der SiC-Halbleitermodule 10 ist.
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Gemäß einer nicht weiter dargestellten Alternative ist jedes der Wärmeleitelemente 12 mittels eines Wärmerohrs 14 gebildet, wobei die als Wärmerohre 14 mit dem luftgekühlten bzw. luftkühlbaren Kühlkörper 16 verbunden sind. Somit sind die Wärmerohre direkt mit den jeweiligen SiC-Halbleitermodulen thermisch kontaktiert.
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Zusammenfassend ist auf diese Weise ist eine kompakte, also bauraumsparende, Anordnung der Steuereinheit 26, der Zwischenkreiskondensatoren 30 sowie der Wärmerohre 14 realisiert.
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In der 1 ist des Weiteren schematisch vereinfacht eine Klimaanlage 36 mit einem Luftkanal 38 gezeigt. Dabei ist der Kühlkörper 16 im Luftkanal 38 aufgenommen. Auf diese Weise ist der dem Kühlkörper 16 zugeführte Luftstrom LK mittels der Klimaanlage vorkonditionierbar, also vorkühlbar, entfeuchtbar und/oder filterbar. Zusätzlich oder alternativ ist ein mittels des Kühlkörpers 16 erwärmter Luftstrom LW der Klimaanlage 36 zuführbar. Beispielsweise wird der erwärmte Luftstrom LW in nicht weiter dargestellter Weise von der Klimaanlage 36 zur Erwärmung eines Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs 2 herangezogen.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- Batterie
- 6
- Elektromotor/elektrische Maschine
- 8
- Wechselrichtereinrichtung
- 10
- SiC-Halbleitermodul
- 12
- Wärmeleitelement
- 14
- Wärmerohr
- 16
- Kühlkörper
- 18
- Ventilator
- 20
- erste Stirnseite
- 22
- Kontaktierung
- 24
- erste Leiterplatte/ Treiberplatine
- 26
- Steuereinheit
- 28
- zweite Leiterplatte/ Steuerplatine
- 30
- Zwischenkreiskondensator
- 32
- zweite Stirnseite
- 34
- dritte Stirnseite
- 36
- Klimaanlage
- 38
- Luftkanal
- LK
- vorkonditionierter Luftstrom
- LW
- erwärmter Luftstrom
- N
- Plattennormale
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012021445 A1 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Design and Analysis of a 55-kW Air-Cooled Automotive Traction Drive Inverter“ von B. Wrzecionko et al., IEEE Transactions on power electronics, Vol. 29, No.5, 5. Mai 2014 [0004]
