-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung für eine Treiber-Schaltungsplatine für einen Inverter für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, auf einen Inverter für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs und auf ein Verfahren zum Herstellen einer Haltevorrichtung.
-
Herkömmlicherweise kann eine Entwärmung einer Treiber-Schaltungsplatine für einen Wechselrichter beispielsweise im Automobilbereich über Anschraubpunkte der Platine an einen Kühlkörper realisiert sein.
-
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Haltevorrichtung für eine Treiber-Schaltungsplatine für einen Inverter für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, einen verbesserten Inverter für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer solchen Haltevorrichtung gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
-
Die Haltevorrichtung kann vorteilhafterweise zum mechanischen Halten der Treiber-Schaltungsplatine und zum Ableiten von Wärme von der Schaltungsplatine verwendet werden. Anders ausgedrückt können die Funktionen einer mechanischen Halterung sowie einer Wärmeabfuhr für die Treiber-Schaltungsplatine in der Haltevorrichtung integriert sein. Dazu kann die Haltevorrichtung eine direkte thermische Anbindung an die Treiber-Schaltungsplatine aufweisen. Eine Wärmeleitung kann hierbei von der Treiber-Schaltungsplatine über eine Wärmeschnittstelleneinrichtung der Haltevorrichtung und einen Korpus der Haltevorrichtung erfolgen. Die Haltevorrichtung kann hierbei zumindest teilweise mittels additiver Fertigung hergestellt sein. Die thermische Anbindung der Haltevorrichtung an die Schaltungsplatine kann hierbei insbesondere in Abschnitten der Schaltungsplatine gegeben sein, in denen ein Großteil der Wärme entsteht. Dies kann beispielsweise vor allem in Hot-Spot-Abschnitten bzw. Hotspots der Fall sein, in denen Treiber und Spannungsregler angeordnet sind, wie zum Beispiel Low-Drop-Spannungsregler (abgekürzt LDO für Low Drop-Out) bzw. Längsregler mit einer geringen minimal erforderlichen Differenz zwischen Ein- und Ausgangsspannung.
-
Eine entsprechende Haltevorrichtung für eine Treiber-Schaltungsplatine für einen Inverter für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs umfasst folgende Merkmale:
- einen mittels additiver Fertigung ausgeformten Korpus, der mechanisch mit zumindest der Treiber-Schaltungsplatine koppelbar oder gekoppelt ist;
- eine Wärmeschnittstelleneinrichtung, die an dem Korpus in einem wärmeleitenden Kontakt zu demselben angeordnet ist, wobei die Wärmeschnittstelleneinrichtung ausgeformt und angeordnet ist, um in einem mit der Treiber-Schaltungsplatine gekoppelten Zustand des Korpus in einem wärmeleitenden Kontakt mit der Treiber-Schaltungsplatine zu stehen; und
- ein Abschirmelement, das an dem Korpus angeordnet ist, wobei das Abschirmelement ausgeformt und angeordnet ist, um elektromagnetische Störstrahlen zwischen der Treiber-Schaltungsplatine und mindestens einem Leistungselektronikmodul des Inverters abzuschirmen.
-
Der Inverter kann ausgebildet sein, um von einem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs bereitgestellte elektrische Gleichspannung in elektrische Wechselspannung für eine elektrische Maschine des Antriebsstrangs des Fahrzeugs umzuwandeln. Der Inverter kann auch als ein Wechselrichter bezeichnet werden. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein, beispielsweise ein Landfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, ein Kraftrad, ein Nutzfahrzeug oder dergleichen. Der elektrische Antriebsstrang kann zumindest die elektrische Maschine und den Inverter umfassen, die über Hochvoltleitungen miteinander verbunden sein können. Die Haltevorrichtung kann auch als ein 3D-Druck-Halter, Treiberboardkühlhalter oder Kühlhalter für die Treiber-Schaltungsplatine bezeichnet werden. Die additive Fertigung oder das additive Fertigungsverfahren kann beispielsweise selektives Laserschmelzen (engl. Selective Laser Melting, Abk. SLM), auch Laser Powder Bed Fusion (LPBF oder L-PBF) genannt, das zur Gruppe der Strahlschmelzverfahren gehört, Elektronenstrahlschmelzen oder selektives Lasersintern sein. Der Korpus kann einstückig ausgeformt sein. Der Korpus kann ausgebildet sein, um die Wärmeschnittstelleneinrichtung und das Abschirmelement zu tragen, oder anders ausgedrückt als ein Träger für die Wärmeschnittstelleneinrichtung und für das Abschirmelement zu fungieren. Die Wärmeschnittstelleneinrichtung kann thermisch und mechanisch mit dem Korpus gekoppelt sein. Das Abschirmelement kann ausgeformt sein, um die Treiber-Schaltungsplatine und mindestens ein Leistungselektronikmodul des Inverters bezüglich elektromagnetischer Wechselwirkungen voneinander abzuschirmen. Das Abschirmelement kann aus einem Blech ausgeformt sein. Das Abschirmelement kann einstückig ausgeformt sein. Der Korpus kann ferner mit mindestens einem Kühlkörper des Inverters oder des Antriebsstrangs thermisch koppelbar oder gekoppelt sein. Der mindestens eine Kühlkörper kann hierbei als eine Wärmesenke für die Treiber-Schaltungsplatine fungieren.
-
Vorteilhafterweise kann die Haltevorrichtung eine Wärmeleitung weg von Hot-Spot-Abschnitten der Schaltungsplatine in die Haltevorrichtung hinein ermöglichen. Anders ausgedrückt kann die Haltevorrichtung nicht nur eine mechanische Fixierung der Schaltungsplatine in dem Inverter, sondern auch eine verbesserte Kühlung bzw. Entwärmung der Schaltungsplatine ermöglichen. Insbesondere kann eine verbesserte Wärmeableitung verglichen mit Konzepten erreicht werden, in denen eine Entwärmung einer solchen Schaltungsplatine ausschließlich über Anschraubpunkte an einen Kühlkörper erfolgt. Dies kann durch die Haltevorrichtung in Gestalt eines 3D-Druck-Halters ermöglicht werden, der großflächig an die Treiber-Schaltungsplatine angebunden sein kann oder angebunden werden kann. Durch eine solche Haltevorrichtung kann nicht nur eine Reduktion von Einzelkomponenten erreicht werden, da eine Halteeinrichtung und eine Abschirmeinrichtung herkömmlicherweise als Einzelteile konzipiert sein können, sondern es kann auch eine vorteilhafte und thermisch effektive, direkte Anbindung an die Treiber-Schaltungsplatine erreicht werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann der Korpus aus einem Material ausgeformt sein, das Aluminium aufweist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Wärmeleitung von der Treiber-Schaltungsplatine in die Haltevorrichtung durch ein solches Material des Korpus verbessert werden kann. Somit kann eine Kühlung der Treiber-Schaltungsplatine durch eine großflächige Anbindung an diese Schaltungsplatine mittels einer Haltevorrichtung in Gestalt beispielsweise eines additiv gefertigten, insbesondere eines SLM-gedruckten Aluminiumhalters, realisiert werden.
-
Insbesondere kann der Korpus aus einer pulverförmigen Aluminiumlegierung, beispielsweise aus pulverförmigem AlSi10Mg, ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein gut bekanntes und ohne weiteres verfügbares Pulvermaterial beispielsweise für SLM-Druck verwendet werden kann.
-
Auch kann die Wärmeschnittstelleneinrichtung in einem flächigen wärmeleitenden Kontakt mit dem Korpus und in dem mit der Treiber-Schaltungsplatine gekoppelten Zustand des Korpus in einem flächigen wärmeleitenden Kontakt mit der Treiber-Schaltungsplatine angeordnet sein. Der flächige wärmeleitende Kontakt kann eine Kontaktfläche von einer Mehrzahl von Quadratzentimetern aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine großflächige Anbindung der Hotspots mit erhöhter Wärmeentwicklung der Treiber-Schaltungsplatine an einen Kühlkörper mittels der Haltevorrichtung in Gestalt beispielsweise eines 3D-gedruckten Aluminiumbauteils erreicht werden kann.
-
Ferner kann die Wärmeschnittstelleneinrichtung mindestens ein polsterförmiges, plattenförmiges, lagenförmiges, kissenförmiges oder flächiges Element aus einem wärmeleitenden Material aufweisen. Hierbei kann die Wärmeschnittstelleneinrichtung mindestens ein sogenanntes Gap Pad aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Wärmedurchgang und eine Wärmeleitung von der Treiber-Schaltungsplatine in die Haltevorrichtung weiter verbessert werden können. Das Gap Pad sorgt auch für elektrische Isolation zwischen Treiberboard und Haltevorrichtung.
-
Zudem kann das Abschirmelement an dem Korpus in einem wärmeleitenden Kontakt mit demselben angeordnet sein. Durch das bezogen auf den Inverter zwischen dem mindestens einen Leistungselektronikmodul und der Treiber-Schaltungsplatine angeordnete Abschirmelement bzw. Abschirmblech, welches in den beispielweise als Aluminiumbauteil ausgeführt Korpus integriert ist, können eine wirksame Oberfläche für Konvektion und eine thermische Masse und Wärmekapazität bzw. Wärmeleitung erhöht werden. Durch Integration des Abschirmelements kann insbesondere eine thermische Masse der Haltevorrichtung erhöht werden. Durch eine solche Funktionsintegration des Abschirmelements in den beispielsweise als Aluminiumbauteil ausgeformten Korpus kann ein optimaler Wärmeübergang zwischen diesen herkömmlicherweise als Einzelteilen konzipierten Bauteilen ermöglicht werden. Durch die Integration des Abschirmelements können ein optimaler Wärmeübergang erreicht und die Wärmekapazität erhöht werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann der Korpus mindestens einen Plateauabschnitt und mindestens einen Kopplungsabschnitt aufweisen. Hierbei kann an dem mindestens einen Plateauabschnitt die Wärmeschnittstelleneinrichtung angeordnet sein. Dabei kann in dem mindestens einen Kopplungsabschnitt der Korpus mechanisch mit zumindest der Treiber-Schaltungsplatine koppelbar oder gekoppelt sein. An dem mindestens einen Kopplungsabschnitt kann das Abschirmelement angeordnet sein. Der mindestens eine Plateauabschnitt kann zwischen der Wärmeschnittstelleneinrichtung und dem Abschirmelement angeordnet sein. Der mindestens eine Kopplungsabschnitt kann zumindest eine Öffnung zum Koppeln mit der Treiber-Schaltungsplatine aufweisen, wobei die zumindest eine Öffnung mit einem Befestigungsmittel zusammenwirken kann. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass sowohl mechanische als auch thermische Funktionen und Eigenschaften der Haltevorrichtung verbessert werden können.
-
Dabei kann zwischen dem Abschirmelement und dem mindestens einen Plateauabschnitt ein Luftspalt angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Wärmeabfuhr durch Konvektion, insbesondere beidseitige Konvektion an dem Abschirmelement weiter verbessert werden kann.
-
Auch können dabei zwischen dem Abschirmelement und dem mindestens einen Plateauabschnitt Pin-Fin-Kühlkörper oder Kühlrippen angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Entwärmung durch Erhöhung der Oberfläche in Form von Pin-fin-Strukturen oder Kühlrippenstrukturen weiter verbessert werden kann, sofern Konvektionsrandbedingungen gegeben sind. Es kann somit ein verbessertes Entwärmungspotential bei gegebener Konvektionsrandbedingung erzielt werden, wobei Fertigungstoleranzen bei der additiven Fertigung durch eine Stützwirkung zwischen Korpus und Abschirmelement verringert werden können.
-
Insbesondere kann der Korpus drei Plateauabschnitte und vier Kopplungsabschnitte aufweisen. Hierbei kann jeder Plateauabschnitt zwischen zwei Kopplungsabschnitten angeordnet sein. Dabei kann an jedem Plateauabschnitt ein Element der Wärmeschnittstelleneinrichtung angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine so ausgeformte Haltevorrichtung optimal an die Treiber-Schaltungsplatine eines Inverters angepasst sein kann, da für typischerweise drei Hotspots jeweils ein Plateauabschnitt mit Wärmeschnittstelleneinrichtung vorgesehen und mit demselben thermisch gekoppelt sein kann.
-
Ein Inverter für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs umfasst eine Ausführungsform einer hierin genannten Haltevorrichtung und die Treiber-Schaltungsplatine, wobei die Haltevorrichtung mechanisch mit der Treiber-Schaltungsplatine gekoppelt ist.
-
Auch kann der Inverter das mindestens eine Leistungselektronikmodul umfassen. Dabei kann die Haltevorrichtung thermisch und zusätzlich oder alternativ mechanisch zwischen die Treiber-Schaltungsplatine und das mindestens eine Leistungselektronikmodul gekoppelt sein.
-
Ein Verfahren zum Herstellen einer Ausführungsform einer hierin genannten Haltevorrichtung umfasst folgende Schritte:
- Ausformen des Korpus mittels additiver Fertigung;
- Anordnen der Wärmeschnittstelleneinrichtung an dem Korpus; und
- Anordnen des Abschirmelements an dem Korpus.
-
Durch Ausführen des Verfahrens zum Herstellen ist eine Ausführungsform einer hierin genannten Haltevorrichtung vorteilhaft herstellbar. Das Verfahren ist somit ausführbar, um eine Ausführungsform einer hierin genannten Haltevorrichtung herzustellen.
-
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Inverters für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs;
- 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Haltevorrichtung;
- 3 eine schematische Darstellung der Haltevorrichtung aus 2;
- 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Haltevorrichtung;
- 5 eine schematische Darstellung der Haltevorrichtung aus 4;
- 6 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Inverters;
- 7 eine schematische Darstellung einer Treiber-Schaltungsplatine;
- 8 eine schematische Darstellung eines Wärmestroms in einem Ausführungsbeispiele eines Inverters; und
- 9 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Haltevorrichtung.
-
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Inverters 108 für einen elektrischen Antriebsstrang 102 eines Fahrzeugs 100. Bei dem Fahrzeug 100 handelt es sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein anderes Nutzfahrzeug. Der elektrische Antriebsstrang 102 umfasst optional einen elektrischen Energiespeicher 104, eine elektrische Maschine 106 und den Inverter 108. Der Inverter 108 ist elektrisch zwischen den Energiespeicher 104 und die Maschine 106 geschaltet und beispielsweise mittels Hochvoltleitungen mit denselben elektrisch verbunden.
-
Der Inverter 108 umfasst eine Treiber-Schaltungsplatine 110 und eine Haltevorrichtung 120 für die Treiber-Schaltungsplatine 110. Die Haltevorrichtung 120 ist mechanisch mit der Treiber-Schaltungsplatine 110 gekoppelt. Ferner ist die Haltevorrichtung 120 thermisch mit der Treiber-Schaltungsplatine 110 gekoppelt. Auf die Haltevorrichtung 120 wird unter Bezugnahme auf nachfolgende Figuren noch detaillierter eingegangen.
-
Der Inverter 108 umfasst gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ferner mindestens ein Leistungselektronikmodul 112 und/oder einen Kühlkörper 114. Dabei ist eine in 1 dargestellte Anordnung des Leistungselektronikmoduls 112 und des Kühlkörpers 114 insbesondere relativ zueinander lediglich exemplarisch und schematisch gezeigt. Die Haltevorrichtung 120 ist zwischen der Treiber-Schaltungsplatine 110 und dem mindestens einen Leistungselektronikmodul 112 und/oder dem Kühlkörper 114 angeordnet. Ferner ist die Haltevorrichtung 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel mechanisch und thermisch mit dem Kühlkörper 114 gekoppelt.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Haltevorrichtung 120. Die Haltevorrichtung 120 entspricht oder ähnelt hierbei der Haltevorrichtung aus 1. In 2 ist die Haltevorrichtung 120 in einer Seitenansicht gezeigt. Die Haltevorrichtung 120 umfasst einen Korpus 222, eine Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 und ein Abschirmelement 228.
-
Der Korpus 222 ist mittels additiver Fertigung ausgeformt. Der Korpus 222 ist einstückig ausgeformt. Ferner ist der Korpus 222 mechanisch mit mindestens der Treiber-Schaltungsplatine des Inverters koppelbar oder gekoppelt. Die Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 und das Abschirmelement 228 sind mit dem Korpus 222 verbunden. Die Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 ist an dem Korpus 222 in einem wärmeleitenden Kontakt zu demselben angeordnet. Anders ausgedrückt ist die Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 thermisch mit dem Korpus 222 gekoppelt. Die Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 ist ausgeformt und angeordnet, um in einem mit der Treiber-Schaltungsplatine gekoppelten Zustand des Korpus 222 in einem wärmeleitenden Kontakt mit der Treiber-Schaltungsplatine zu stehen. Anders ausgedrückt ist in dem mit der Treiber-Schaltungsplatine gekoppelten Zustand des Korpus 222 die Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 thermisch mit der Treiber-Schaltungsplatine gekoppelt. Das Abschirmelement 228 ist an dem Korpus 222 angeordnet. Das Abschirmelement 228 ist aus einem Blech und/oder einstückig ausgeformt. Das Abschirmelement 228 ist ausgeformt und angeordnet, um elektromagnetische Störstrahlen zwischen der Treiber-Schaltungsplatine und mindestens einem Leistungselektronikmodul des Inverters abzuschirmen.
-
Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Abschirmelement 228 an dem Korpus 222 in einem wärmeleitenden Kontakt mit demselben angeordnet. Anders ausgedrückt ist das Abschirmelement 228 thermisch mit dem Korpus 222 gekoppelt. Ferner umfasst gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Korpus 222 mindestens einen Plateauabschnitt 223 und mindestens einen Kopplungsabschnitt 224. Dabei ist die Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 an dem mindestens einen Plateauabschnitt 223 angeordnet. In dem mindestens einen Kopplungsabschnitt 224 ist der Korpus 222 mechanisch mit mindestens dem Kühlkörper und/oder dem Leistungselektronikmodul koppelbar oder gekoppelt. Das Abschirmelement 228 ist an dem mindestens einen Kopplungsabschnitt 224 angeordnet bzw. in demselben fixiert. Dabei ist der mindestens eine Plateauabschnitt 223 zwischen der Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 und dem Abschirmelement 228 angeordnet. Ferner ist gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem mindestens einen Plateauabschnitt 223 und dem Abschirmelement 228 ein Luftspalt 229 angeordnet.
-
Genauer gesagt umfasst gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Korpus 222 lediglich beispielhaft drei Plateauabschnitte 223 und vier Kopplungsabschnitte 224. Jeder der Kopplungsabschnitte 224 umfasst zumindest eine Öffnung zum Koppeln mit der Treiber-Schaltungsplatine, wobei die zumindest eine Öffnung mit einem Befestigungsmittel zusammenwirken kann. Die zumindest eine Öffnung kann als eine Durchgangsöffnung, ein Sackloch oder dergleichen ausgeformt sein, mit oder ohne Gewinde. Die Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 umfasst mindestens ein Element aus einem wärmeleitenden Material, hier drei Elemente. Dabei ist an jedem der Plateauabschnitte 223 ein Element der Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 angeordnet. Ferner ist hier bei jeder der Plateauabschnitte 223 zwischen zwei der Kopplungsabschnitte 224 angeordnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Korpus 222 aus einem Material ausgeformt, das Aluminium aufweist. Insbesondere ist der Korpus aus pulverförmigem AlSi10Mg ausgeformt. Das Abschirmelement bzw. Abschirmelement 228 ist in den Korpus 222, genauer gesagt in die Kopplungsabschnitte 224 desselben integriert.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung der Haltevorrichtung 120 aus 2. Hierbei ist die Haltevorrichtung 120 in 3 in einer schrägen Draufsicht dargestellt. In der Darstellung von 3 sind von der Haltevorrichtung 120 lediglich der Korpus 222, die Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 und das Abschirmelement 228 explizit bezeichnet. Darstellungsbedingt ist in 3 erkennbar, dass die Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 mindestens ein polsterförmiges, plattenförmiges, lagenförmiges, kissenförmiges oder flächiges Element aus einem wärmeleitenden Material aufweist. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 drei solche Elemente. Bei den Elementen handelt es sich beispielsweise um sogenannte Gap Pads oder dergleichen. Somit ist die Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 in einem flächigen wärmeleitenden Kontakt mit dem Korpus 222 sowie in dem mit der Treiber-Schaltungsplatine gekoppelten Zustand des Korpus 222 auch in einem flächigen wärmeleitenden Kontakt mit der Treiber-Schaltungsplatine angeordnet.
-
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Haltevorrichtung 120. Die Haltevorrichtung 120 entspricht hierbei der Haltevorrichtung aus 2 bzw. 3 mit Ausnahme dessen, dass zwischen dem mindestens einen Plateauabschnitt des Korpus 222 und dem Abschirmelement 228 Pin-Fin-Kühlkörper 430 oder Kühlrippen angeordnet sind. Anders ausgedrückt sind gemäß dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel in dem Luftspalt zwischen dem mindestens einen Plateauabschnitt des Korpus 222 und dem Abschirmelement 228 Pin-Fin-Kühlkörper 430 oder Kühlrippen angeordnet. Die Darstellung in 4 ähnelt hierbei der Darstellung aus 3. Die Haltevorrichtung 120 ist in 4 in einer schrägen Draufsicht gezeigt.
-
5 zeigt eine schematische Darstellung der Haltevorrichtung 120 aus 4. Dabei ist die Haltevorrichtung 120 in 5 in einer Querschnittsdarstellung gezeigt. Von der Haltevorrichtung 120 sind hierbei darstellungsbedingt der Korpus 222, die Wärmeschnittstelleneinrichtung 226 bzw. eines ihrer Elemente, das Abschirmelement 228 und die Pin-Fin-Kühlkörper 430 oder Kühlrippen gezeigt.
-
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Inverters 108. Der Inverter 108 entspricht oder ähnelt hierbei dem Inverter aus 1. In der Darstellung von 6 ist lediglich ein Teilabschnitt des Inverters 108 gezeigt. Insbesondere sind die Treiber-Schaltungsplatine 110 und die Haltevorrichtung 120 dargestellt. Die Haltevorrichtung 120 entspricht oder ähnelt hierbei der Haltevorrichtung aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren. Bei der Haltevorrichtung 120 handelt es sich beispielsweise um einen 3D-Druck-Halter mit direkter thermischer Anbindung an die Treiber-Schaltungsplatine 110.
-
7 zeigt eine schematische Darstellung einer Treiber-Schaltungsplatine 110. Bei der Treiber-Schaltungsplatine 110 handelt es sich beispielsweise um die Treiber-Schaltungsplatine aus 1 und/oder 6. In der Darstellung von 7 sind Hotspots 711, beispielhaft drei Hotspots 711 der Treiber-Schaltungsplatine 110 gezeigt, in denen ein Großteil der Wärme entsteht. In den Hotspots 711 sind insbesondere Spannungsregler 713 und Treiber 715 angeordnet. Bei den Spannungsreglern 713 handelt es sich beispielsweise um Low-Drop-Spannungsregler (abgekürzt LDO für Low Drop-Out) bzw. Längsregler mit einer geringen minimal erforderlichen Differenz zwischen Ein- und Ausgangsspannung. Zum Beispiel kann mit jedem der Hotspots 711 ein Element der Wärmeschnittstelleneinrichtung der Haltevorrichtung aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren in thermischen Kontakt stehen bzw. thermisch gekoppelt sein, wenn die Treiber-Schaltungsplatine 110 und die Haltevorrichtung aneinander montiert sind.
-
8 zeigt eine schematische Darstellung eines Wärmestroms Q̇V in einem Ausführungsbeispiel eines Inverters. Der Inverter entspricht oder ähnelt hierbei dem Inverter aus 1 und/oder 6. Die Treiber-Schaltungsplatine 110 repräsentiert hierbei eine Wärmequelle. Thermische Widerstände repräsentieren die folgenden Komponenten ausgehend von der Treiber-Schaltungsplatine 110 in dieser Reihenfolge: die Wärmeschnittstelleneinrichtung 226, der Korpus 222, der Luftspalt 229 und/oder die Pin-Fin-Kühlkörper 430, das Abschirmelement 228, ein weiterer Luftspalt 829 und das mindestens eine Leistungselektronikmodul 112. Durch die Haltevorrichtung 120 ergibt sich eine verbesserte thermische Anbindung an die Treiber-Schaltungsplatine 110.
-
9 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 900 zum Herstellen einer Haltevorrichtung. Durch Ausführen des Verfahrens 900 zum Herstellen ist die Haltevorrichtung aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren oder eine ähnliche Haltevorrichtung herstellbar. Das Verfahren 900 zum Herstellen umfasst einen Schritt 910 des Ausformens des Korpus mittels additiver Fertigung, einen Schritt 920 des Anordnens der Wärmeschnittstelleneinrichtung an dem Korpus und einen Schritt 930 des Anordnens des Abschirmelements an dem Korpus.
-
Eine Reihenfolge einer Ausführung des Schrittes 920 des Anordnens der Wärmeschnittstelleneinrichtung und des Schrittes 930 des Anordnens des Abschirmelements ist dabei je nach Ausführungsbeispiel und Prozessanforderungen wählbar.
-
Im Schritt 910 des Ausformens wird beispielsweise zur additiven Fertigung ein Fertigungsverfahren wie beispielsweise selektives Laserschmelzen, Elektronenstrahlschmelzen oder selektives Lasersintern verwendet.
-
Bezugszeichen
-
- 100
- Fahrzeug
- 102
- Antriebsstrang
- 104
- elektrischer Energiespeicher
- 106
- elektrische Maschine
- 108
- Inverter
- 110
- Treiber-Schaltungsplatine
- 112
- Leistungselektronikmodul
- 114
- Kühlkörper
- 120
- Haltevorrichtung
- 222
- Korpus
- 223
- Plateauabschnitt
- 224
- Kopplungsabschnitt
- 226
- Wärmeschnittstelleneinrichtung
- 228
- Abschirmelement
- 229
- Luftspalt
- 430
- Pin-Fin-Kühlkörper
- 711
- Hotspot
- 713
- Spannungsregler
- 715
- Treiber
- 829
- weiterer Luftspalt
- Qv
- Wärmestrom
- 900
- Verfahren zum Herstellen
- 910
- Schritt des Ausformens
- 920
- Schritt des Anordnens
- 930
- Schritt des Anordnens
