DE102019112010A1 - Motor vehicle inverter assembly - Google Patents

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Wolfgang Oblinger
Christina Legen
David Bock
Erick Maximiliano Haas Rugel
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Abstract

Eine Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe, die in Stromflussrichtung zwischen einer Batterie und einem Elektromotor eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, hat ein Halbleiterleistungsmodul (12), insbesondere ein IGBT-Modul oder MOSFET-Modul, ein Kondensatormodul (18), insbesondere ein Zwischenkreiskondensator-Modul, und eine Kühlvorrichtung (14), und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (14) gleichzeitig dem Halbleiterleistungsmodul (12) und dem Kondensatormodul (18) zugeordnet ist, sodass die Kühlvorrichtung (14) eine gemeinsame Kühlvorrichtung (14) mit einem gemeinsamen zur Kühlung vorgesehenen Fluidkreislauf ist.A motor vehicle inverter assembly, which is arranged in the direction of current flow between a battery and an electric motor of a motor vehicle, has a semiconductor power module (12), in particular an IGBT module or MOSFET module, a capacitor module (18), in particular an intermediate circuit capacitor module, and a Cooling device (14), and is characterized in that the cooling device (14) is assigned simultaneously to the semiconductor power module (12) and the capacitor module (18), so that the cooling device (14) has a common cooling device (14) with a common fluid circuit provided for cooling is.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe, die in Stromflussrichtung zwischen einer Batterie und einem Elektromotor eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Die Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe umfasst ein Halbleiterleistungsmodul, insbesondere ein IGBT-Modul oder MOSFET-Modul, beispielsweise mit einem SiC-MOSFET, ein Kondensatormodul, insbesondere mit einem Zwischenkreiskondensator, und eine Kühlvorrichtung.The invention relates to a motor vehicle inverter assembly which is arranged in the direction of current flow between a battery and an electric motor of a motor vehicle. The motor vehicle inverter assembly comprises a semiconductor power module, in particular an IGBT module or MOSFET module, for example with a SiC-MOSFET, a capacitor module, in particular with an intermediate circuit capacitor, and a cooling device.

Bei zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen, beispielsweise einem Elektrokraftfahrzeug oder einem Hybridkraftfahrzeug, zählt das elektrische Antriebssystem, das unter anderem eine Batterie, einen Elektromotor und eine Leistungselektronik umfasst, zur Schlüsseltechnologie. Um die Reichweite von zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen zu maximieren, ist ein hoher Wirkungsgrad des gesamten elektrischen Antriebssystems eine wesentliche Voraussetzung. Dazu leistet der Einsatz einer wirkungsgradoptimierten Leistungselektronik einen hohen Beitrag.In at least partially electrically operated motor vehicles, for example an electric motor vehicle or a hybrid motor vehicle, the electric drive system, which includes a battery, an electric motor and power electronics, is a key technology. In order to maximize the range of at least partially electrically operated motor vehicles, a high degree of efficiency of the entire electric drive system is an essential prerequisite. The use of efficiency-optimized power electronics makes a major contribution to this.

Unabhängig vom Einbauort im Kraftfahrzeug ist die Elektronik funktional zwischen der Batterie und dem Elektromotor positioniert. Die Elektronik sorgt dafür, dass die in der Batterie gespeicherte Energie entsprechend der Leistungsanforderung in der erforderlichen Stromstärke und Frequenz als DreiPhasen-Wechselstrom dem Elektromotor zur Verfügung gestellt wird. Über diese Parameter lässt sich der Elektromotor steuern.Regardless of where it is installed in the motor vehicle, the electronics are functionally positioned between the battery and the electric motor. The electronics ensure that the energy stored in the battery is made available to the electric motor as three-phase alternating current in accordance with the power requirement in the required amperage and frequency. The electric motor can be controlled via these parameters.

Durch die Leistungselektronik wird auch der umgekehrte Vorgang, das sogenannte Rekuperieren, ermöglicht, also das Aufladen der Batterie. Hierbei fungiert der Elektromotor als Generator, der Energie erzeugt. Die Leistungselektronik wandelt die elektrische Energie in Form eines Drei-Phasen-Wechselstroms in Gleichstrom um, um die Energie in der Batterie (zwischen) zu speichern.The power electronics also enable the reverse process, known as recuperation, i.e. charging the battery. The electric motor acts as a generator that generates energy. The power electronics convert the electrical energy in the form of a three-phase alternating current into direct current in order to (temporarily) store the energy in the battery.

Die Leistungselektronik umfasst daher einen Wechselrichter und andere elektronische Bauteile. Ein üblicher Wechselrichter umfasst ein IGBT-Modul (insulated-gate bipolar transistor) oder ein MOSFET-Modul (metal oxide semiconductor field-effect transistor), ein Zwischenkreiskondensator-Modul und eine Steuerplatine. Üblicherweise sind das Halbleiterleistungsmodul und das Zwischenkreiskondensator-Modul nebeneinander angeordnet und werden jeweils von einem separaten Teil des Fluidkreislaufs gekühlt.Power electronics therefore include an inverter and other electronic components. A conventional inverter comprises an IGBT module (insulated-gate bipolar transistor) or a MOSFET module (metal oxide semiconductor field-effect transistor), an intermediate circuit capacitor module and a control board. The semiconductor power module and the intermediate circuit capacitor module are usually arranged next to one another and are each cooled by a separate part of the fluid circuit.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Anzahl der verwendeten Einzelteile bei der Wechselrichterbaugruppe zu reduzieren und eine einfache, kostengünstige und platzsparende Wechselrichterbaugruppe zu schaffen, die keine Funktionseinbüßen hat.The object of the invention is to reduce the number of individual parts used in the inverter assembly and to create a simple, inexpensive and space-saving inverter assembly that has no loss of functionality.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe dadurch gelöst, dass die Kühlvorrichtung gleichzeitig dem Halbleiterleistungsmodul und dem Kondensatormodul zugeordnet ist, sodass die Kühlvorrichtung eine gemeinsame Kühlvorrichtung mit einem gemeinsamen Kühlkreislauf ist, also einem gemeinsamen zur Kühlung vorgesehen Fluidkreislauf. Hierbei ist die Kühlvorrichtung zwischen dem Halbleiterleistungsmodul und dem Kondensatormodul angeordnet, um gleichzeitig beide Module zu kühlen. Dadurch ist es möglich, die beiden Module mit nur einem zur Kühlung vorgesehenen Fluidkreislauf zu kühlen. Folglich wird die Anzahl an verwendeten Einzelteilen reduziert und eine kompaktere und kostengünstigere Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe ermöglicht, die zudem eine hohe Leistungsdichte aufweist. Zudem werden durch diese Anordnung der Module und der Kühlvorrichtung kurze Stromschienen ermöglicht, wodurch eine besonders niederinduktive Anbindung der beiden Module erreicht werden kann.This object is achieved in a generic motor vehicle inverter assembly in that the cooling device is simultaneously assigned to the semiconductor power module and the capacitor module, so that the cooling device is a common cooling device with a common cooling circuit, i.e. a common fluid circuit provided for cooling. Here, the cooling device is arranged between the semiconductor power module and the capacitor module in order to simultaneously cool both modules. This makes it possible to cool the two modules with only one fluid circuit provided for cooling. As a result, the number of individual parts used is reduced and a more compact and cost-effective motor vehicle inverter assembly is made possible, which also has a high power density. In addition, this arrangement of the modules and the cooling device enables short busbars, so that a particularly low-inductance connection of the two modules can be achieved.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Kühlvorrichtung zumindest teilweise im Halbleiterleistungsmodul oder im Kondensatormodul vorgesehen ist, wobei die Kühlvorrichtung und das entsprechende Modul eine vormontierte Einheit bilden. Mit anderen Worten ist ein Gehäuse des entsprechenden Moduls zugleich zumindest Teil der Kühlvorrichtung bzw. umgibt das entsprechende Gehäuse die Kühlvorrichtung teilweise. Beispielsweise ist das Gehäuse ein Träger für die Kühlvorrichtung. Dadurch können Platz und Einzelteile eingespart werden. Des Weiteren kann die vormontierte Einheit leichter verbaut werden. Die Kühlvorrichtung kann an einer Oberseite oder einer Unterseite des entsprechenden Moduls angeordnet sein.One embodiment provides that the cooling device is provided at least partially in the semiconductor power module or in the capacitor module, the cooling device and the corresponding module forming a preassembled unit. In other words, a housing of the corresponding module is at the same time at least part of the cooling device or the corresponding housing partially surrounds the cooling device. For example, the housing is a support for the cooling device. This saves space and individual parts. Furthermore, the pre-assembled unit can be installed more easily. The cooling device can be arranged on an upper side or an underside of the corresponding module.

In einer weiteren Ausführungsform ist zumindest dem Halbleiterleistungsmodul oder dem Kondensatormodul ein topfförmiges Teilgehäuse zugeordnet, das mit der zum anderen Modul weisenden Seite offen ist, um einen Aufnahmeraum zu definieren. In dem Teilgehäuse kann wenigstens eines der Module zumindest teilweise aufgenommen sein, nämlich in dem Aufnahmeraum. An dem Teilgehäuse kann zudem das andere Modul angeordnet sein. Mit anderen Worten dient das Teilgehäuse als Träger für die beiden Module. Insbesondere stellt das andere Modul, das an dem Teilgehäuse angeordnet ist, einen deckelartigen Gehäuseabschnitt für die Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe dar.In a further embodiment, at least the semiconductor power module or the capacitor module is assigned a pot-shaped sub-housing which is open with the side facing the other module in order to define a receiving space. At least one of the modules can be at least partially received in the partial housing, namely in the receiving space. The other module can also be arranged on the partial housing. In other words, the partial housing serves as a carrier for the two modules. In particular, the other module, which is arranged on the partial housing, represents a cover-like housing section for the motor vehicle inverter assembly.

Beispielsweise stellt das eine Modul, insbesondere das Halbleiterleistungsmodul, einen Deckel für das topfförmige Teilgehäuse dar, in dem das andere Modul aufgenommen sein kann, insbesondere das Kondensatormodul.For example, one module, in particular the semiconductor power module, represents a cover for the cup-shaped sub-housing in which the other module can be included, in particular the capacitor module.

Das eine Modul, beispielsweise das Halbleiterleistungsmodul, und das topfförmige Teilgehäuse bilden zusammen das Gesamtgehäuse der Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe aus.One module, for example the semiconductor power module, and the cup-shaped partial housing together form the entire housing of the motor vehicle inverter assembly.

Anders ausgedrückt hat die Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe ein Gesamtgehäuse, welches zumindest zweiteilig ausgebildet ist. Das Gesamtgehäuse weist das topfförmige Teilgehäuse sowie den deckelartigen Gehäuseabschnitt auf, der beispielsweise durch eines der Module selbst bereitgestellt wird.In other words, the motor vehicle inverter assembly has an overall housing which is at least in two parts. The overall housing has the cup-shaped partial housing and the cover-like housing section, which is provided, for example, by one of the modules itself.

Darüber hinaus kann das Teilgehäuse als Verbindung zu einem Gehäuse des Elektromotors dienen.In addition, the partial housing can serve as a connection to a housing of the electric motor.

Das Gesamtgehäuse kann auch als Leistungselektronikgehäuse bezeichnet werden.The overall housing can also be referred to as a power electronics housing.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Kühlvorrichtung und dem Halbleiterleistungsmodul und/oder dem Kondensatormodul zumindest eine thermisch leitende Komponente vorgesehen, über die das jeweilige Modul mit der Kühlvorrichtung thermisch gekoppelt ist, insbesondere wobei die thermisch leitende Komponente als eine komprimierbare Materialschicht ausgebildet ist. Die thermisch leitende Komponente überträgt die Kühlleistung der Kühlvorrichtung auf zumindest eines der Module, das hierzu mit der thermisch leitenden Komponente in thermischen Kontakt steht.According to a further embodiment, at least one thermally conductive component is provided between the cooling device and the semiconductor power module and / or the capacitor module, via which the respective module is thermally coupled to the cooling device, in particular wherein the thermally conductive component is designed as a compressible material layer. The thermally conductive component transfers the cooling capacity of the cooling device to at least one of the modules, which for this purpose is in thermal contact with the thermally conductive component.

Zudem können durch die komprimierbare Eigenschaft der thermisch leitenden Komponente unter anderem Vibrationen, Fertigungsungenauigkeiten bzw. Herstellungstoleranzen oder Ähnliches kompensiert werden.In addition, the compressible property of the thermally conductive component can compensate for, among other things, vibrations, manufacturing inaccuracies or manufacturing tolerances or the like.

Ferner ergibt sich aufgrund der komprimierbaren Ausführung der thermisch leitenden Komponente, dass diese möglichst großflächig am zugeordneten Modul anliegt. Insbesondere werden Hohlräume zwischen der thermisch leitenden Komponente und dem Modul vermieden, die einen negativen Einfluss auf die thermische Anbindung und somit die Kühlung haben.Furthermore, because of the compressible design of the thermally conductive component, it rests on the assigned module over the largest possible area. In particular, cavities between the thermally conductive component and the module are avoided, which have a negative influence on the thermal connection and thus the cooling.

Insbesondere weist die Kühlvorrichtung einen Kühlabschnitt auf, der eine Anlagefläche aufweist, an der die thermisch leitende Komponente anliegt, die mit einer entgegengesetzten Seite zumindest an einem Teil des Kondensatormoduls oder des Halbleiterleistungsmoduls anliegt. Die thermisch leitende Komponente kann mit einem oder beiden Modulen fest verbunden, beispielsweise angeklebt, sein oder zwischen den beiden Modulen geklemmt sein, sofern die Kühlvorrichtung im Halbleiterleistungsmodul oder im Kondensatormodul angeordnet ist. Auch kann es sich bei der thermisch leitenden Komponente um eine Wärmeleitpaste handeln, die aufgebracht worden ist.In particular, the cooling device has a cooling section which has a contact surface against which the thermally conductive component rests, the opposite side of which rests against at least part of the capacitor module or the semiconductor power module. The thermally conductive component can be firmly connected to one or both modules, for example glued, or clamped between the two modules, provided the cooling device is arranged in the semiconductor power module or in the capacitor module. The thermally conductive component can also be a thermal paste that has been applied.

Gemäß einem Aspekt ist das Kondensatormodul in der Kühlvorrichtung aufgenommen und/oder bildet die Kühlvorrichtung zumindest einen Gehäuseabschnitt des Kondensatormoduls. Mit anderen Worten ist das Kondensatormodul zumindest teilweise in der Kühlvorrichtung integriert, beispielsweise zwischen wenigstens zwei Kühlabschnitten, insbesondere Kühllamellen bzw. -rippen, der Kühlvorrichtung angeordnet. Diese Anordnung weist den geringsten Einsatz von Einzelteilen auf und hat zudem den geringsten Bauraumbedarf. Ferner kann auch in dieser Anordnung der Module und der Kühlvorrichtung eine thermisch leitende Komponente vorgesehen sein, um den Wirkungsgrad weiter zu erhöhen.According to one aspect, the capacitor module is received in the cooling device and / or the cooling device forms at least one housing section of the capacitor module. In other words, the capacitor module is at least partially integrated in the cooling device, for example arranged between at least two cooling sections, in particular cooling fins or fins, of the cooling device. This arrangement has the lowest use of individual parts and also requires the least amount of space. Furthermore, a thermally conductive component can also be provided in this arrangement of the modules and the cooling device in order to further increase the efficiency.

Insbesondere ist es möglich, dass die Kühlvorrichtung, die das Kondensatormodul aufnimmt, das Kondensatormodul an mehreren Seiten kontaktiert, wodurch die Kühlwirkung und der Wirkungsgrad verbessert werden.In particular, it is possible for the cooling device that accommodates the capacitor module to contact the capacitor module on several sides, as a result of which the cooling effect and the efficiency are improved.

Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Kühlvorrichtung mehrere Kühlabschnitte, insbesondere Kühllamellen und/oder Kühlrippen, umfasst, zwischen denen das Kondensatormodul angeordnet ist. Das Kondensatormodul ist sozusagen zumindest teilweise in zumindest einem der Kühlabschnitte integriert oder zumindest einer der Kühlabschnitte bildet zumindest einen Teil eines Gehäuses für das Kondensatormodul, also einen Gehäuseabschnitt.Another aspect provides that the cooling device comprises a plurality of cooling sections, in particular cooling fins and / or cooling fins, between which the capacitor module is arranged. The capacitor module is, so to speak, at least partially integrated in at least one of the cooling sections or at least one of the cooling sections forms at least part of a housing for the capacitor module, that is to say a housing section.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Kühlvorrichtung einen Teilabschnitt eines zur Kühlung vorgesehenen Fluidkreislaufs auf, wobei der Teilabschnitt eine Fluideinlass-Komponente und eine Fluidauslass-Komponente umfasst. Die Fluideinlass- und Fluidauslass-Komponenten können einstückig an der Kühlvorrichtung angeformt sein. Ferner können die Fluideinlass- und Fluidauslass-Komponente auch direkt im Gehäuse des Elektromotors oder in ein separates Gehäuse integriert sein. Der Rest des Fluidkreislaufs lässt sich mit den separat ausgebildeten Fluideinlass- und Fluidauslass-Komponenten verbinden.In a further embodiment, the cooling device has a section of a fluid circuit provided for cooling, the section comprising a fluid inlet component and a fluid outlet component. The fluid inlet and fluid outlet components can be integrally formed on the cooling device. Furthermore, the fluid inlet and fluid outlet components can also be integrated directly in the housing of the electric motor or in a separate housing. The remainder of the fluid circuit can be connected to the separately formed fluid inlet and fluid outlet components.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Halbleiterleistungsmodul und/oder das Kondensatormodul direkt an einem Gehäuse des Elektromotors angebracht ist oder dass ein Gehäuse des Elektromotors abschnittsweise so geformt ist, dass es einen Gehäuseabschnitt des Halbleiterleistungsmoduls und/oder des Kondensatormoduls bildet. Somit kann zumindest eines der Module direkt mit dem Gehäuse des Elektromotors verbunden sein. Auch kann zumindest eines der Module teilweise durch das Gehäuse des Elektromotors ausgebildet bzw. integriert sein. Im letzteren Fall kann das Gehäuse des Elektromotors als Verbindungsstelle für die Module dienen.A further embodiment provides that the semiconductor power module and / or the capacitor module is attached directly to a housing of the electric motor or that a housing of the electric motor is shaped in sections such that it forms a housing section of the semiconductor power module and / or the capacitor module. Thus, at least one of the modules can be connected directly to the housing of the electric motor. Also can at least one of the modules can be partially formed or integrated through the housing of the electric motor. In the latter case, the housing of the electric motor can serve as a connection point for the modules.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

  • - 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaug ru ppe,
  • - 2 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Halbleiterleistungsmoduls mit einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung,
  • - 3 eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe, und
  • - 4 eine Perspektivansicht eines Gehäuses eines Elektromotors mit der darin integrierten, erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe.
Further advantages and features of the invention emerge from the following description and the drawings, to which reference is made. In the drawings show:
  • - 1 a sectional view of a motor vehicle inverter assembly according to the invention ru ppe,
  • - 2 a perspective view of a semiconductor power module according to the invention with a cooling device according to the invention,
  • - 3 a schematic sectional view of the motor vehicle inverter assembly according to the invention, and
  • - 4th a perspective view of a housing of an electric motor with the motor vehicle inverter assembly according to the invention integrated therein.

In 1 ist eine Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe 10 gezeigt, die unter anderem ein Halbleiterleistungsmodul 12, eine Kühlvorrichtung 14, eine thermisch leitende Komponente 16, ein Kondensatormodul 18 und ein topfförmiges Teilgehäuse 20 umfasst, das Teil eines Leistungselektronikgehäuses bzw. Gesamtgehäuses ist.In 1 is an automotive inverter assembly 10 shown, which among other things a semiconductor power module 12 , a cooling device 14th , a thermally conductive component 16 , a capacitor module 18th and a cup-shaped housing part 20th comprises, which is part of a power electronics housing or overall housing.

Das topfförmige Teilgehäuse 20 ist im Querschnitt U-förmig und weist mit seiner offenen Seite zum Halbleiterleistungsmodul 12, wie aus 1 hervorgeht.The cup-shaped partial housing 20th is U-shaped in cross section and faces the semiconductor power module with its open side 12 how out 1 emerges.

Das topfförmige Teilgehäuse 20, in dem in der gezeigten Ausführungsform das Kondensatormodul 18 aufgenommen ist, ist lediglich optional, da auch das Kondensatormodul 18 selbst das Außengehäuse zumindest teilweise ausbildet.The cup-shaped partial housing 20th , in which in the embodiment shown the capacitor module 18th is included is only optional, as the capacitor module 18th itself at least partially forms the outer housing.

Wie aus 1 deutlich wird, stellt das Teilgehäuse 20 einen Gehäuseabschnitt eines Gesamtgehäuses der Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe 10 bereit, insbesondere die Unterseite.How out 1 becomes clear, represents the partial housing 20th a housing section of an overall housing of the motor vehicle inverter assembly 10 ready, especially the bottom.

Das Gesamtgehäuse kann auch ein Leistungselektronikgehäuse darstellen.The overall housing can also represent a power electronics housing.

Das Teilgehäuse 20 hat eine geöffnete Seite, wobei das Teilgehäuse 20 an seiner geöffneten Seite, insbesondere umlaufend, in einen in distaler Richtung abstehenden Vorsprung 22 einstückig übergeht, der auch als Flansch bezeichnet werden kann. An diesem Vorsprung 22 ist das Halbleiterleistungsmodul 12 angebracht, das das topfförmige Teilgehäuse 20 demnach deckelartig verschließt.The partial housing 20th has an open side, with the partial housing 20th on its open side, in particular circumferentially, in a projection protruding in the distal direction 22nd merges in one piece, which can also be referred to as a flange. At this lead 22nd is the semiconductor power module 12 attached that the cup-shaped housing part 20th therefore closes like a lid.

In dem topfförmigen Teilgehäuse 20 ist das Kondensatormodul 18 zumindest teilweise aufgenommen.In the cup-shaped partial housing 20th is the capacitor module 18th at least partially included.

An dem Halbleiterleistungsmodul 12 ist ein Teil der Kühlvorrichtung 14 vorgesehen, nämlich ein Kühlabschnitt 24 der Kühlvorrichtung 14, über den unter anderem das Halbleiterleistungsmodul 12 gekühlt wird. Hierzu ist der Kühlabschnitt 24 dem Halbleiterleistungsmodul 12 zugeordnet.On the semiconductor power module 12 is part of the cooling device 14th provided, namely a cooling section 24 the cooling device 14th , via which, among other things, the semiconductor power module 12 is cooled. The cooling section is for this purpose 24 the semiconductor power module 12 assigned.

Die thermisch leitende Komponente 16 ist zwischen der Kühlvorrichtung 14, insbesondere dem Kühlabschnitt 24, und dem Kondensatormodul 18 angeordnet, sodass die thermisch leitende Komponente 16 in direktem Kontakt mit dem Kühlabschnitt 24 und der Kondensatormodul 18 steht. Hierdurch ist eine thermische Koppelung zwischen dem Kühlabschnitt 24 und dem Kondensatormodul 18 hergestellt.The thermally conductive component 16 is between the cooling device 14th , especially the cooling section 24 , and the capacitor module 18th arranged so that the thermally conductive component 16 in direct contact with the cooling section 24 and the capacitor module 18th stands. This creates a thermal coupling between the cooling section 24 and the capacitor module 18th manufactured.

Die thermisch leitende Komponente 16 ist komprimierbar ausgebildet, sodass sie sich an den vorhandenen Bauraum anpassen kann. Insofern hat die thermisch leitende Komponente 16 neben der thermischen Übertragung der Kühlleistung von dem Kühlabschnitt 24 auf das Kondensatormodul 18 zusätzlich den Zweck, Vibrationen, Fertigungsungenauigkeiten bzw. Herstellungstoleranzen oder Ähnliches zu kompensieren.The thermally conductive component 16 is designed to be compressible so that it can adapt to the available space. In this respect, the thermally conductive component 16 besides the thermal transfer of the cooling capacity from the cooling section 24 on the capacitor module 18th additionally the purpose of compensating for vibrations, manufacturing inaccuracies or manufacturing tolerances or the like.

Auch kann über die Komprimierbarkeit sichergestellt werden, dass die thermisch leitende Komponente 16 großflächig am Kühlabschnitt 24 und am Kondensatormodul 18 anliegt.It can also be ensured via the compressibility that the thermally conductive component 16 over a large area on the cooling section 24 and on the capacitor module 18th is applied.

Mit anderen Worten ist die Kühlvorrichtung 14 über die thermisch leitende Komponente 16 thermisch mit dem Kondensatormodul 18 gekoppelt.In other words is the cooling device 14th via the thermally conductive component 16 thermally with the capacitor module 18th coupled.

Die thermisch leitende Komponente 16 kann als ein einzelnes Bauteil oder als mehrere, einzeln angeordnete Bauteile in Längsrichtung über die Gesamtlänge oder über einen oder mehrere Teile der Gesamtlänge der Kühlvorrichtung 14, insbesondere des Kühlabschnitts 24, oder des Kondensatormoduls 18 ausgebildet sein.The thermally conductive component 16 can be used as a single component or as several, individually arranged components in the longitudinal direction over the entire length or over one or more parts of the total length of the cooling device 14th , especially the cooling section 24 , or the capacitor module 18th be trained.

Beispielsweise handelt es sich bei der thermisch leitende Komponente 16 um eine thermisch leitende Materialschicht, beispielsweise in Form eines Kissens, eines Pads oder einer Paste.For example, it is the thermally conductive component 16 around a thermally conductive material layer, for example in the form of a pillow, a pad or a paste.

Aufgrund der Anordnung des Kühlabschnitts 24 der Kühlvorrichtung 14 zwischen dem Halbleiterleistungsmodul 12 und dem Kondensatormodul 18 können beide Module 12, 18 gleichzeitig gekühlt werden. Es ist somit nur ein Fluidkreislauf notwendig, um beide Module 12, 18 zu kühlen.Due to the arrangement of the cooling section 24 the cooling device 14th between the semiconductor power module 12 and the capacitor module 18th can do both modules 12 , 18th be cooled at the same time. Only one fluid circuit is therefore necessary for both modules 12 , 18th to cool.

Insofern weist die Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe 10 ein Gesamtgehäuse auf, das das Halbleiterleistungsmodul 12 sowie das Kondensatormodul 18 aufnimmt, wobei die Elektronikkomponenten der Module 12, 18 im Gesamtgehäuse aufgenommen sind. Mindestens eines der Module 12, 18 kann dabei einen Teil des Gesamtgehäuses ausbilden.To this extent, the motor vehicle inverter assembly 10 an overall housing that contains the semiconductor power module 12 as well as the capacitor module 18th takes up, the electronic components of the modules 12 , 18th are included in the overall housing. At least one of the modules 12 , 18th can form part of the overall housing.

Insbesondere ist ein topfförmiges Teilgehäuse 20, das ein Modul zumindest teilweise aufnimmt und vom anderen Modul deckelartig geschlossen wird.In particular, there is a cup-shaped partial housing 20th , which at least partially accommodates a module and is closed like a lid by the other module.

Die Elektronikkomponenten von beiden Modulen 12, 18 sind innerhalb des Gesamtgehäuses zueinander gewandt, wobei die Kühlvorrichtung 14, insbesondere der Kühlabschnitt 24, den Elektronikkomponenten beider Module 12, 18 zugeordnet ist, um diese gleichzeitig zu kühlen, insbesondere innerhalb des Gesamtgehäuses. Um den Wirkungsgrad zu verbessern, ist die thermisch leitende Komponente 16 vorgesehen.The electronic components of both modules 12 , 18th are facing each other within the overall housing, the cooling device 14th , especially the cooling section 24 , the electronic components of both modules 12 , 18th is assigned to cool them at the same time, in particular within the overall housing. To improve efficiency, the thermally conductive component is 16 intended.

In 2 ist eine Unterseite des Halbleiterleistungsmoduls 12 mit der Kühlvorrichtung 14 dargestellt.In 2 is a bottom of the semiconductor power module 12 with the cooler 14th shown.

Hier ist die Kühlvorrichtung 14 so in das Halbleiterleistungsmodul 12 teilweise integriert, dass es einstückig an der Unterseite des Halbleiterleistungsmoduls 12 angeordnet ist, um so den Kühlabschnitt 24 zu definieren.Here is the cooler 14th so in the semiconductor power module 12 partially integrated that it is in one piece at the bottom of the semiconductor power module 12 is arranged so as to the cooling section 24 define.

Das Halbleiterleistungsmodul 12 und die Kühlvorrichtung 14 bilden somit eine vormontierte Einheit.The semiconductor power module 12 and the cooling device 14th thus form a pre-assembled unit.

In einem zusammengesetzten Zustand der Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe 10 (vgl. 1) liegt die thermisch leitende Komponente 16 mit einer Seite an einer Anlagefläche 26 des Kühlabschnitts 24 an, die den Abschluss der vormontierten Einheit darstellen kann.In an assembled state of the motor vehicle inverter assembly 10 (see. 1 ) is the thermally conductive component 16 with one side on a contact surface 26th of the cooling section 24 which can represent the conclusion of the pre-assembled unit.

Die Anlagefläche 26 ist somit dem Kondensatormodul 18 zugewandt und weist zum offenen Ende des Teilgehäuses 20.The contact surface 26th is thus the capacitor module 18th facing and pointing to the open end of the partial housing 20th .

Der Kühlabschnitt 24 weist zudem eine Fluideinlass-Komponente 28 und eine Fluidauslass-Komponente 30 auf, durch die ein Kühlfluid in den Kühlabschnitt 24 hinein- bzw. herausströmen kann, um den Kühlabschnitt 24 zumindest teilweise zu durchströmen.The cooling section 24 also has a fluid inlet component 28 and a fluid outlet component 30th on, through which a cooling fluid in the cooling section 24 can flow in and out to the cooling section 24 to flow through at least partially.

Der Kühlabschnitt 24 oder die Kühlvorrichtung 14 bilden somit einen Teilabschnitt eines übergeordneten Fluidkreislaufs, der z. B. noch Leitungen, eine Pumpe oder ein Fluidreservoir umfasst.The cooling section 24 or the cooling device 14th thus form a section of a superordinate fluid circuit, which z. B. still includes lines, a pump or a fluid reservoir.

Über die Komponenten 28, 30 können der Kühlabschnitt 24 oder die Kühlvorrichtung 14 an die Leitungen angeschlossen werden.About the components 28 , 30th can use the cooling section 24 or the cooling device 14th connected to the lines.

3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe 10, in der die Kühlvorrichtung 14 mehrere Kühlabschnitte 24a, 24b umfasst. 3 shows a schematic sectional view of a motor vehicle inverter assembly 10 in which the cooler 14th several cooling sections 24a , 24b includes.

Dabei ist ein Kühlabschnitt 24b so geformt ist, dass ein Aufnahmeraum 21 gebildet ist, in dem das Kondensatormodul 18 angeordnet ist. Die Kühlvorrichtung 14 oder der Kühlabschnitt 24b stellen somit einen Gehäuseabschnitt der Wechselrichterbaugruppe 10, insbesondere des Kondensatormoduls 18, dar.There is a cooling section 24b is shaped to be a recording space 21st is formed in which the capacitor module 18th is arranged. The cooler 14th or the cooling section 24b thus represent a housing section of the inverter assembly 10 , especially the capacitor module 18th , dar.

Auch hier kann zwischen dem Halbleiterleistungsmodul 12 oder der Kühlvorrichtung 14 und dem Kondensatormodul 18 die thermisch leitende Komponente 16 vorgesehen sein.Here too, between the semiconductor power module 12 or the cooling device 14th and the capacitor module 18th the thermally conductive component 16 be provided.

Die Kühlvorrichtung 14 kann in zumindest einem der Kühlabschnitte 24a, 24b mit einem Kühlfluid durchströmt sein, um über Kühlelemente 32, beispielsweise Kühllamellen bzw. Kühlrippen, die thermisch leitende Komponente 16 und das Kondensatormodul 18 zu kühlen.The cooler 14th can in at least one of the cooling sections 24a , 24b be flowed through with a cooling fluid in order to use cooling elements 32 , for example cooling fins or cooling fins, the thermally conductive component 16 and the capacitor module 18th to cool.

Optional können nur die Kühlelemente 32 mit Kühlfluid durchströmt werden.Optionally, only the cooling elements 32 are flowed through with cooling fluid.

Eine Kombination beider Kühlmethoden ist auch denkbar.A combination of both cooling methods is also conceivable.

In dieser Anordnung ist ebenfalls nur ein Fluidkreislauf zur Kühlung des Halbleiterleistungsmoduls 12 und des Kondensatormoduls 18 notwendig. Durch die umlaufende Kühlung des Kondensatormoduls 18 wird eine hohe Kühlleistung erzielt.In this arrangement there is also only one fluid circuit for cooling the semiconductor power module 12 and the capacitor module 18th necessary. Due to the all-round cooling of the capacitor module 18th a high cooling capacity is achieved.

4 zeigt einen Elektromotor 34 sowie ein Gehäuse 36 des Elektromotors 34, in das die Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe 10 integriert ist. Über das topfförmige Teilgehäuse 20 ist die Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe 10 am Gehäuse 36 des Elektromotors 34 befestigt. 4th shows an electric motor 34 as well as a housing 36 of the electric motor 34 into which the motor vehicle inverter assembly 10 is integrated. About the cup-shaped partial housing 20th is the motor vehicle inverter assembly 10 on the housing 36 of the electric motor 34 attached.

Das Halbleiterleistungsmodul 12, die Kühlvorrichtung 14 und das Kondensatormodul 18 sind somit indirekt mit dem Gehäuse 36 des Elektromotors 34 verbunden.The semiconductor power module 12 who have favourited cooling device 14th and the capacitor module 18th are thus indirect with the housing 36 of the electric motor 34 connected.

Optional kann die Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe 10 auch über die Kühlvorrichtung 14 oder das Halbleiterleistungsmodul 12 am Gehäuse 36 des Elektromotos 34 befestigt sein.Optionally, the motor vehicle inverter assembly 10 also about the cooling device 14th or the semiconductor power module 12 on the housing 36 of the electric motor 34 be attached.

Ferner können das Halbleiterleistungsmodul 12, die Kühlvorrichtung 14 oder das Kondensatormodul 18 separat, direkt mit dem Gehäuse 36 des Elektromotors 34 verbunden sein.Furthermore, the semiconductor power module 12 who have favourited cooling device 14th or the capacitor module 18th separately, directly with the housing 36 of the electric motor 34 be connected.

Andererseits kann das Gehäuse 36 selbst so geformt sein, dass es zumindest einen Teil der Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe 10 aufnehmen kann.On the other hand, the housing 36 itself be shaped so that it is at least part of the motor vehicle inverter assembly 10 can accommodate.

Das Gehäuse 36 des Elektromotors 34 wäre dann z. B. ähnlich wie in 1 als topfförmiges Teilgehäuse geformt und würde zumindest abschnittsweise einen Gehäuseabschnitt des Halbleiterleistungsmoduls 12 und/oder des Kondensatormoduls 18 bilden.The case 36 of the electric motor 34 then z. B. similar to in 1 Shaped as a cup-shaped housing part and would at least partially form a housing section of the semiconductor power module 12 and / or the capacitor module 18th form.

Claims (9)

Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe, die in Stromflussrichtung zwischen einer Batterie und einem Elektromotor (34) eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, mit einem Halbleiterleistungsmodul (12), insbesondere einem IGBT-Modul oder MOSFET-Modul, einem Kondensatormodul (18), insbesondere einem Zwischenkreiskondensator-Modul, und einer Kühlvorrichtung (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (14) gleichzeitig dem Halbleiterleistungsmodul (12) und dem Kondensatormodul (18) zugeordnet ist, sodass die Kühlvorrichtung (14) eine gemeinsame Kühlvorrichtung (14) mit einem gemeinsamen zur Kühlung vorgesehen Fluidkreislauf ist.Motor vehicle inverter assembly, which is arranged in the direction of current flow between a battery and an electric motor (34) of a motor vehicle, with a semiconductor power module (12), in particular an IGBT module or MOSFET module, a capacitor module (18), in particular an intermediate circuit capacitor module, and a cooling device (14), characterized in that the cooling device (14) is simultaneously assigned to the semiconductor power module (12) and the capacitor module (18), so that the cooling device (14) has a common cooling device (14) with a common fluid circuit provided for cooling is. Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (14) zumindest teilweise im Halbleiterleistungsmodul (12) oder im Kondensatormodul (18) vorgesehen ist, wobei die Kühlvorrichtung (14) und das entsprechende Modul (12, 18) eine vormontierte Einheit bilden.Motor vehicle inverter assembly according to Claim 1 , characterized in that the cooling device (14) is provided at least partially in the semiconductor power module (12) or in the capacitor module (18), the cooling device (14) and the corresponding module (12, 18) forming a preassembled unit. Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Halbleiterleistungsmodul (12) oder das Kondensatormodul (18) ein topfförmiges Teilgehäuse (20) aufweist, das mit der zum anderen Modul (12, 18) weisenden Seite offen ist, um einen Aufnahmeraum (21) zu definieren.Motor vehicle inverter assembly according to one of the preceding claims, characterized in that at least the semiconductor power module (12) or the capacitor module (18) has a pot-shaped partial housing (20) which is open with the side facing the other module (12, 18) to define a receiving space (21). Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kühlvorrichtung (14) und dem Halbleiterleistungsmodul (12) und/oder dem Kondensatormodul (18) zumindest eine thermisch leitende Komponente (16) vorgesehen ist, über die das jeweilige Modul (12, 18) mit der Kühlvorrichtung (14) thermisch gekoppelt ist, insbesondere wobei die thermisch leitende Komponente (16) als eine komprimierbare Materialschicht ausgebildet ist.Motor vehicle inverter assembly according to one of the preceding claims, characterized in that at least one thermally conductive component (16) is provided between the cooling device (14) and the semiconductor power module (12) and / or the capacitor module (18), via which the respective module ( 12, 18) is thermally coupled to the cooling device (14), in particular wherein the thermally conductive component (16) is designed as a compressible material layer. Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (14) einen Kühlabschnitt (24) aufweist, der eine Anlagefläche (26) aufweist, an der die thermisch leitende Komponente (16) anliegt, die mit einer entgegengesetzten Seite zumindest an einem Teil des Kondensatormoduls (18) oder des Halbleiterleistungsmoduls (12) anliegt.Motor vehicle inverter assembly according to Claim 4 , characterized in that the cooling device (14) has a cooling section (24) which has a contact surface (26) on which the thermally conductive component (16) rests, the opposite side of which is at least on part of the capacitor module (18) or the semiconductor power module (12) is applied. Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensatormodul (18) in der Kühlvorrichtung (14) aufgenommen ist und/oder dass die Kühlvorrichtung (14) zumindest einen Gehäuseabschnitt des Kondensatormoduls (18) bildet.Motor vehicle inverter assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the capacitor module (18) is received in the cooling device (14) and / or that the cooling device (14) forms at least one housing section of the capacitor module (18). Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (14) mehrere Kühlabschnitte (24a, 24b), insbesondere Kühlrippen (32), umfasst, zwischen denen das Kondensatormodul (18) angeordnet ist.Motor vehicle inverter assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (14) comprises several cooling sections (24a, 24b), in particular cooling fins (32), between which the capacitor module (18) is arranged. Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (14) einen Teilabschnitt eines zur Kühlung vorgesehenen Kühlkreislaufs aufweist, wobei der Teilabschnitt eine Fluideinlass-Komponente (28) und eine Fluidauslass-Komponente (30) umfasst.Motor vehicle inverter assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (14) has a section of a cooling circuit provided for cooling, the section comprising a fluid inlet component (28) and a fluid outlet component (30). Kraftfahrzeug-Wechselrichterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterleistungsmodul (12) und/oder das Kondensatormodul (18) direkt an einem Gehäuse (36) des Elektromotors (34) angebracht ist oder dass ein Gehäuse (36) des Elektromotors (34) abschnittsweise so geformt ist, dass es einen Gehäuseabschnitt des Halbleiterleistungsmoduls (12) und/oder des Kondensatormoduls (18) bildet.Motor vehicle inverter assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor power module (12) and / or the capacitor module (18) is attached directly to a housing (36) of the electric motor (34) or that a housing (36) of the electric motor ( 34) is shaped in sections such that it forms a housing section of the semiconductor power module (12) and / or of the capacitor module (18).
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