DE102022210716A1 - Baugruppe mit Stromrichter zum Umwandeln elektrischer Strom- und Spannungsarten und Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe mit Stromrichter - Google Patents

Baugruppe mit Stromrichter zum Umwandeln elektrischer Strom- und Spannungsarten und Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe mit Stromrichter Download PDF

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Magna Powertrain GmbH and Co KG
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927Liquid coolant without phase change

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe (1) mit Stromrichter und eine Baugruppe (1) mit Stromrichter zum Umwandeln elektrischer Strom- und Spannungsarten mit mindestens einem Leistungsmodul (2) und mit mindestens einer mit dem Leistungsmodul (2) elektrisch leitend verbundenen Zwischenkreiseinrichtung (3), wobei die Zwischenkreiseinrichtung (3) mit einer Energieversorgungseinrichtung elektrisch leitend verbunden werden kann, sodass der Stromrichter eine elektrische Strom- oder Spannungsart in eine andere umwandeln kann, und mit mindestens einem Kühlkanal (5), wobei jeweils eine erste Kühlseite (4, 7) des Leistungsmoduls (2) und des Kühlkanals (5) aneinander festgelegt und miteinander thermisch wirkverbunden sind, sodass eine Abwärme aus dem Leistungsmodul (2) über die Kühlseiten (4, 7) des Leistungsmoduls (2) und des Kühlkanals (5) in das durch den Kühlkanal (5) strömende Kühlmittel übergehen kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Baugruppe mit Stromrichter zum Umwandeln elektrischer Strom- und Spannungsarten mit mindestens einem Leistungsmodul und mit mindestens einer mit dem Leistungsmodul elektrisch leitend verbundenen Zwischenkreiseinrichtung, wobei die Zwischenkreiseinrichtung mit einer Energieversorgungseinrichtung elektrisch leitend verbunden werden kann, sodass der Stromrichter eine elektrische Strom- oder Spannungsart in eine andere umwandeln kann, und mit mindestens einem Kühlkanal, wobei jeweils eine erste Kühlseite des Leistungsmoduls und des Kühlkanals aneinander festgelegt und miteinander thermisch wirkverbunden sind, sodass eine Abwärme aus dem Leistungsmodul über die Kühlseiten des Leistungsmoduls und des Kühlkanals in das durch den Kühlkanal strömende Kühlmittel übergehen kann.
  • Die Erfindung betriff auch ein Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe mit Stromrichter, wobei mindestens ein Leistungsmodul mit einer ersten Kühlseite an eine erste Kühlseite mindestens eines Kühlkanals festgelegt wird, wobei der Kühlkanal mindestens zweistückig ausgestaltet ist und von einem Kühlmittel durchströmt werden kann, sodass eine Abwärme aus dem Leistungsmodul über die Kühlseiten des Leistungsmoduls und des Kühlkanals in ein durch den Kühlkanal strömendes Kühlmittel übergehen kann, und wobei eine Zwischenkreiseinrichtung mit dem Leistungsmodul elektrisch leitend verbunden wird, sodass der Stromrichter eine elektrische Strom- oder Spannungsart in eine andere umwandeln kann.
  • Aus der Praxis sind Stromrichter bekannt, mit denen eine beliebige Strom- oder Spannungsart in eine andere Strom- oder Spannungsart umgewandelt werden kann. Maßgeblich dabei sind die Leistungsmodule, wobei der Stromrichter mindestens eins aufweisen muss. Das mindestens eine Leistungsmodul umfasst üblicherweise mehrere Halbleiter, die in einer B4- oder B6-Brückenschaltung elektrisch leitend verbunden sind; wobei es auch möglich ist, dass ein Leistungsmodul nur eine Viertel- oder Halbbrückenschaltung aufweist und der Stromrichter dementsprechend mehrere Leistungsmodule aufweisen muss.
  • In dem Leistungsmodul fällt eine durch die Schaltverluste der Halbleiter verursachte Abwärme an, die aus dem Leistungsmodul abgeführt werden muss, damit das Leistungsmodul bzw. die Halbleiter nicht zerstört werden. Dafür ist das Leistungsmodul mit dem Kühlkanal, durch den ein Kühlmittel strömt, thermisch wirkverbunden, sodass das Leistungsmodul die Abwärme in das Kühlmittel abgeben kann.
  • Aus der Druckschrift US 11 246 244 B2 ist eine Leistungselektronikbaugruppe bekannt, wobei die Leistungselektronikbaugruppe einen Kühlkörper, mindestens zwei Halbbrückenmodule, die auf einer Seite des Kühlkörpers montiert sind, eine auf den Halbbrückenmodulen montierte Leiterplatte und mindestens eine auf den Leiterplatten montierten Kondensator aufweist. Jedes der Halbbrückenmodule weist ein Gehäuse auf, das eine kalte Seite hat, die auf dem Kühlkörper montiert ist. Das Gehäuse weist dabei eine Anschlussseite auf, von der zahlreiche Anschlussstifte für jeden Gleichstromanschluss im Halbbrückenmodul abstehen, die mit der Leiterplatte verbunden sind, wobei Leiter in der Leiterplatte so ausgelegt sind, dass sie die Halbbrückenmodule parallelschalten und mit dem mindestens einen Kondensator verbinden, um einen Gleichstromzwischenkreis zu bilden. Nachteilig an dem vorstehenden Ansatz nach der Druckschrift und den aus dem Stand der Technik bekannten Ansätzen ist, dass nicht nur das Leistungsmodul Abwärme erzeugt, sondern auch andere Komponenten des Stromrichters Abwärme erzeugen können, die ebenfalls abgeführt werden muss, bevor diese beschädigt werden.
  • Nachteilig an den bisherigen Inverterausführungen sind die relativ hohen Kosten der Vollbrücke, die etwas aufwändige Kühlmittelführung im Invertergehäuse, die erforderliche Bearbeitung des Gehäuses im Abdichtungsbereich zur Vollbrücke und die Inflexibilität hinsichtlich Positionierung des Leistungshalbleiters.
  • Ein weiterer Nachteil ist die Abhängigkeit des Invertergehäuses von den verwendeten Leistungshalbleitern, was zur Folge hat, dass die jeweiligen Baugruppen ihren Zweck erst im Gesamtaufbau erfüllen und auch verifiziert werden können. So kann eine Druckprüfung des Kühlsystems beim herkömmlichen Design nur im Gesamtaufbau erfolgen.
  • Unterschiedliche kundenspezifische Einbausituationen, erfordern daher aufwändige kostenintensive Überprüfungen aller Baugruppen/Teile, auch wenn sie sich untereinander nur geringfügig ändern.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine eigenständige Baugruppe mit Stromrichter und Kühler und ein Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe bereitzustellen, mit dem die Abwärme der größten Abwärme produzierenden Komponenten effektiv abgeführt werden kann und die einfach an weiteren zu kühlenden Komponenten platziert werden kann.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Baugruppe mit Stromrichter nach Patentanspruch 1 gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Kühlseite der Zwischenkreiseinrichtung an einer dem Leistungsmodul gegenüberliegenden zweiten Kühlseite des Kühlkanals festgelegt ist, sodass eine Abwärme aus der Zwischenkreiseinrichtung über die zweite Kühlseite des Kühlkanals in das durch den Kühlkanal strömende Kühlmittel übergehen kann. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren nach Patentanspruch 9 gelöst, nach dem eine Kühlseite der Zwischenkreiseinrichtung an einer der ersten Kühlseite des Kühlkanals gegenüberliegenden zweiten Kühlseite festgelegt wird, sodass eine Abwärme aus der Zwischenkreiseinrichtung über die Kühlseite der Zwischenkreiseinrichtung und über die zweite Kühlseite des Kühlkanals in das durch den Kühlkanal strömende Kühlmittel übergehen kann.
  • Üblicherweise wird die Zwischenkreiseinrichtung möglichst direkt an dem mindestens einen Leistungsmodul angeordnet und an diesem elektrisch leitend festgelegt. Erfindungsgemäß steht jedoch die thermische Kühlung und die Abführung der Abwärme im Fokus, die sowohl in dem Leistungsmodul entstehen kann als auch in der Zwischenkreiseinrichtung; da die Zwischenkreiseinrichtung üblicherweise Kondensatoren aufweist, entsteht durch die Strombelastung bedingt durch das Leistungsmodul eine dissipative Abwärme. Es ist besonders vorteilhaft, die zwei Kühlseiten des einen Kühlkanals dafür auszunutzen, da nach dieser Ausgestaltung keine zusätzliche Kühlstruktur für die Zwischenkreiseinrichtung geschaffen werden muss.
  • Das Leistungsmodul kann optional Leistungshalbleiter in einer Vier-, Halb- oder Vollbrückenschaltung aufweisen, sodass der Stromrichter erfindungsgemäß ein modulares Element einer umfassenderen Stromrichtereinrichtung sein kann, die jeweils zwei, drei oder mehr durch den erfindungsgemäßen Stromrichter gestellten Phasen aufweisen kann. Die modulare Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stromrichters ermöglicht die Verwendung von Gleichteilen als Komponenten, sodass die aus den erfindungsgemäßen Stromrichtern zusammengebaute Baugruppe sowohl leichter an Kundenanforderungen angepasst werden kann als auch kostengünstiger hergestellt werden kann, da die vielen gleichteiligen Komponenten kostengünstiger eingekauft werden können.
  • Insoweit kann die erfindungsgemäße und für sich funktionsfähige Baugruppe mit Stromrichter mit anderen erfindungsgemäßen Stromrichtern zu komplexeren Stromrichtereinrichtungen elektrisch und thermisch leitend verbunden werden.
  • Um einen Wärmedurchgang von einer Kühlseite in das Kühlmittel zu verbessern, kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Kühlkanal einen Kühlkörper aufweist, wobei die erste Kühlseite des Kühlkanals mindestens einen Abschnitt einer ersten Seite des Kühlkörpers umfasst und der Kühlkörper sowohl mit dem Leistungsmodul als auch mit dem durch den Kühlkanal strömenden Kühlmittel thermisch wirkverbunden ist, sodass die Abwärme besser aus dem Leistungsmodul in das Kühlmittel übergehen kann. Optional kann vorgesehen sein, dass die zweite Kühlseite des Kühlkanals eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite des in den Kühlkanal eingebrachten Kühlkörpers umfasst und der Kühlkörper sowohl mit der Zwischenkreiseinrichtung als auch mit dem durch den Kühlkanal strömenden Kühlmittel thermisch wirkverbunden ist, sodass die Abwärme besser aus der Zwischenkreiseinrichtung in das Kühlmittel übergehen kann. Darüber hinaus kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass in den Kühlkanal ein Kühlkörper eingebracht wird, bevor der mindestens zweistückige Kühlkanal zusammengebaut und strömungsdicht verschlossen wird.
  • Der Kühlkanal umfasst zwei Bestandteile, wobei das erste Bestandteil die erste Kühlseite des Kühlkanals umfasst und das zweite Bestandteil die zweite Kühlseite des Kühlkanals umfasst. Erfindungsgemäß wird das die erste Kühlseite des Kühlkanals umfassende Bestandteil des Kühlkanals an dem Leistungsmodul angeordnet und festgelegt. In einem nachfolgenden Schritt wird der Kühlkörper in diesen Bestandteil des Kühlkanals eingelegt, sodass eine Seite des Kühlkörpers und die Kühlseite des Leistungsmoduls sich überlappen und thermisch wirkverbunden sind. Im Anschluss wird das zweite Bestandteil des Kühlkanals an das erste Bestandteil des Kühlkanals festgelegt und beide werden strömungsdicht miteinander verbunden, sodass das Kühlmittel durch den Kühlkanal strömen kann.
  • Optional kann der zweite Bestandteil des Kühlkanals derart ausgestaltet sein, dass die von dem zweiten Bestandteil umfasste zweite Kühlseite des Kühlkanals mit der zweiten Seite des Kühlkörpers thermisch wirkverbunden ist. Dabei kann der zweite Bestandteil des Kühlkanals in dem Bereich der zweiten Seite des Kühlkörpers eine in den Kühlkanal ragende Wölbung oder Ausformung aufweisen, wobei diese Ausformung eine Druckkraft auf die zweite Seite des Kühlkörpers ausübt und der Kühlkörper deshalb mit derselben Druckkraft gegen das Leistungsmodul wirkt. Insoweit können die Bestandteile des Kühlkanals vorteilhafterweise vernietet oder verschraubt werden. Vorteilhafterweise kann zwischen die Anliegestellen der Bestandteile eine Dichtung oder ein Dichtungselement angeordnet werden, sodass der Kühlkanal dementsprechend für das Kühlmittel - das eine Flüssigkeit oder Luft sein kann - strömungsdicht ist.
  • Um die Kühlwirkung des mindestens einen Leistungsmoduls zu verbessern, kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Leistungsmodul eine der ersten Kühlseite gegenüberliegende zweite Kühlseite aufweist, wobei die zweite Kühlseite des Leistungsmodul mit einer ersten Kühlseite eines zweiten Kühlkanals thermisch wirkverbunden ist, sodass die Abwärme aus dem Leistungsmodul über die zweite Kühlseite des Leistungsmoduls und die erste Kühlseite des zweiten Kühlkanals in ein durch den zweiten Kühlkanal strömendes Kühlmittel übergehen kann. Optional kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass ein zweiter Kühlkanal mit einer ersten Kühlseite an einer der ersten Kühlseite des Leistungsmoduls gegenüberliegenden zweiten Kühlseite festgelegt wird, sodass die Abwärme aus dem Leistungsmodul über die zweite Kühlseite des Leistungsmoduls und die erste Kühlseite des zweiten Kühlkanals in ein durch den zweiten Kühlkanal strömendes Kühlmittel übergehen kann.
  • Vorteilhafterweise ergibt die beidseitige Kühlung des Leistungsmoduls eine verbesserte Abführung der Abwärme aus dem Leistungsmodul sowohl in das Kühlmittel des ersten Kühlkanals als auch des zweiten Kühlkanals. Insoweit sind beide Kühlseiten des mindestens einen Leistungsmoduls thermisch mit den Leistungshalbleitern des Leistungsmoduls wirkverbunden, sodass die in den Leistungshalbleitern erzeugte Abwärme effektiv über beide Kühlseiten das Leistungsmoduls abgeführt werden kann.
  • Um die Kühlwirkung des Kühlmittels besser ausnutzen zu können, kann nach einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Baugruppe mit Stromrichter vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Kühlkanal dasselbe Kühlmittel aufweisen. Dabei wird das Kühlmittel zuerst in einen der beiden Kühlkanäle eingeleitet und über einen Rücklauf durch den anderen Kühlkanal wieder abgeleitet. Nach dieser Ausgestaltung kann das Kühlmittel mehr Abwärme aus dem Leistungsmodul aufnehmen, da das Kühlmittel eine längere Verweilzeit an den Kühlseiten der Kühlkanäle und des Leistungsmoduls aufweist und dementsprechend eine größere Menge an Abwärme in das Kühlmittel übergehen kann.
  • Alternativ zu dieser seriellen Durchströmung kann auch eine parallele Durchströmung in bestimmten Fällen vorteilhat sein.
  • Um den zweiten Kühlkanal besser ausnutzen zu können, kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass an einer der ersten Kühlseite des zweiten Kühlkanals gegenüberliegenden zweiten Kühlseite eine Kühlseite einer Elektronikeinrichtung festgelegt ist. Insoweit kann nach einer optionalen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass eine Elektronikeinrichtung mit einer Kühlseite an einer der ersten Kühlseite des zweiten Kühlkanals gegenüberliegenden zweiten Kühlseite des zweiten Kühlkanals festgelegt wird. Aus der Praxis ist bekannt, dass auch Elektronikeinrichtungen zur Regelung und Ansteuerung des Leistungsmoduls eine gewisse Menge an Abwärme erzeugen, die zwar geringer ist als die Menge an Abwärme in dem Leistungsmodul, es aber dennoch zur Beschädigung der Elektronikeinrichtung kommen kann, wenn die in der Elektronikeinrichtung erzeugte Abwärme nicht abgeführt wird.
  • Damit die Abwärme besser von einer Kühlseite in eine andere Kühlseite übergehen kann, kann nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass zwischen mindestens einem Kühlseitenpaar der Kühlseiten des Stromrichters ein Wärmeleitmaterial angeordnet ist und das Wärmeleitmaterial mit den beiden Kühlseiten des Kühlseitenpaars thermisch wirkverbunden ist, sodass die erfindungsgemäße Baugruppe mit Stromrichter dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen mindestens einem Kühlseitenpaar der aneinander festgelegten Kühlseiten ein Wärmeleitmaterial angeordnet wird, sodass die zwei Kühlseiten des Kühlseitenpaars besser thermisch wirkverbunden sind. Als Wärmematerial kann eine Wärmeleitpaste verwendet werden, die auf die beiden thermisch wirkverbundenen Kühlseiten aufgetragen wird. Alternativ kann eine oder mehrere Wärmeleitpads verwendet werden, mit denen ein Wärmedurchgangskoeffizient der beiden Kühlseiten erhöht werden kann, sodass die Abwärme besser von einer Kühlseite zur anderen übergehen kann. Insoweit füllt das Wärmematerial Unebenheiten und kleine Kerben der beiden Kühlseiten des Kühlseitenpaars auf.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Stromrichter von einem Gehäuse umgeben ist, wobei eine Gehäuseinnenwandung eine senkrechte Druckkraft auf die Kühlseiten ausübt. Die nach dieser Ausgestaltung der Erfindung senkrecht auf die Kühlseiten ausgeübte Druckkraft verbesserte den Wärmedurchgangskoeffizienten, da Unebenheiten und Kerben in den Kühlseiten des erfindungsgemäßen Baugruppe mit Stromrichter geglättet und flachgedrückt werden, sodass die einzelnen Kühlseitenpaare eine größere thermisch wirkverbundene und wirksame Kontaktfläche aufweisen. Zusätzlich werden durch die höheren Anpresskräfte geringere Schichtdicken des Wärmeleit- oder Flächendichtmaterials erforderlich.
  • Da die Baugruppe unabhängig und eigenständig ist, kann sie auch relativ problemlos nahe an die aktiv zu kühlenden Teile platziert werden. Durch geeignete Wahl der Kühlkanalmaterialien, und durch Verwendung eines Wärmeleit- oder Flächendichtmaterials, kann somit z.B. der Zwischenkreiskondensator aktiv gekühlt werden. Werden drei Halbbrücken beidseitig mit Wasser umströmt, können auch zusätzlich die weiter Komponenten gekühlt werden, wenn sich die Baugruppe zwischen PCB und DC-Link befindet.
  • Die Vorteile sind eine variablere Anordnung der Baugruppe, wobei eine einfachere Möglichkeit einer aktiven PCB-Kühlung besteht.
  • Beschreibung der Figuren
  • Nachfolgend sind exemplarisch schematische Darstellungen der Erfindung gezeigt. Es zeigt:
    • 1 eine Baugruppe mit Stromrichter mit einem Leistungsmodul und einer Zwischenkreiseinrichtung sowie zwei Kühlkanälen in einer Querschnittsdarstellung und
    • 2 eine Baugruppe mit Stromrichter mit einem Leistungsmodul und einer Zwischenkreiseinrichtung sowie zwei Kühlkanälen in einer alternativen Anordnung der Komponenten.
  • 1 zeigt eine Baugruppe 1 mit Stromrichter in einer Querschnittsdarstellung, die ein Leistungsmodul 2 und eine Zwischenkreiseinrichtung 3 aufweist. An dem Leistungsmodul 2 ist an zwei gegenüberliegenden Kühlseiten 4, 4a - einer ersten Kühlseite 4 und einer zweiten Kühlseite 4a - jeweils ein Kühlkanal 5, 5a angeordnet und festgelegt. In die Kühlkanäle 5, 5a ist jeweils ein Kühlkörper 6 eingebracht, der mit einer ersten Kühlseite 7 des Kühlkörpers an der ersten Kühlseite 4 des Leistungsmoduls 2 anliegt und mit dieser thermisch wirkverbunden ist. Weiterhin umfasst der Kühlkanal 5, 5a einen ersten Bestandteil 8 und einen zweiten Bestandteil 9, wobei der erste Bestandteil 8 die erste Seite 7 des Kühlkörpers 6 für einen Wärmedurchgang der Abwärme aus dem Leistungsmodul 2 in ein in dem Kühlkanal 5 strömendes Kühlmittel umfasst.
  • Der zweite Bestandteil 9 des Kühlkanals 5 ist derart ausgestaltet, gewölbt und ausgeformt, dass eine Innenwandung 10 des Kühlkanals 5 in dem Bereich um eine zweite Kühlseite 11 des Kühlkörpers 6 mit einer Druckkraft 12 gegen die zweite Seite 11 des Kühlkörpers 5 wirkt. Werden die Bestandteile des Kühlkanals 5 verbunden, abgedichtet und beispielsweise vernietet, wirkt die Wölbung des zweiten Bestandteils 9 der zwei Kühlkanäle 5,5a mit einer Druckkraft 12 beidseitig gegen die zwei Kühlkörper 6, sodass das Leistungsmodul 2 durch die beidseitig auf das Leistungsmodul 2 wirkende Druckkraft 12 kraftschlüssig festgelegt wird. Vorteilhafterweise und aus Kostengründen besteht der erste Bestandteil 8 aus einem Kunststoffmaterial und der zweite Bestandteil 9 aus einem Metall bzw. einem Federstahl, sodass die Druckkraft 12 der in dem Kühlkanal 5 ausgestalteten Wölbung des zweiten Bestandteils allein durch eine Federkraft des Federstahls erzeugt und ausgeübt werden kann.
  • Die Zwischenkreiseinrichtung 3 ist mit einer Kühlseite 13 an der zweiten Kühlseite 11 des ersten Kühlkanals 5 angeordnet, festgelegt und thermisch über ein Wärmeleit- oder Flächendichtmaterial 14 mit dieser wirkverbunden. Darüber hinaus ist das Leistungsmodul 2 über DC-Leistungsanschlüsse 15 mit der Zwischenkreiseinrichtung 3 elektrisch leitend verbunden, sodass das Leistungsmodul 2 eine Gleichspannung in der Zwischenkreiseinrichtung 3 in eine gepulste und getaktete Wechselspannung umwandeln kann. Insoweit ist das Leistungsmodul 2 über AC-Leistungs- und Ansteueranschlüsse 16 mit einer Elektronikeinrichtung 17 elektrisch leitend verbunden.
  • In 2 ist wie in 1 eine Baugruppe 1 mit Stromrichter gezeigt, wobei die Baugruppe 1 ebenfalls ein Leistungsmodul 2, eine Zwischenkreiseinrichtung 3, zwei Kühlkanäle 5 und eine Elektronikeinrichtung 17 aufweist. Diese Komponenten 2, 3, 5, 17 sind aber im Vergleich zur 1 anders angeordnet; das Leistungsmodul 2 ist im Vergleich zur 1 nunmehr um 90° gedreht an der Zwischenkreiseinrichtung 3 angeordnet und an dieser festgelegt. In 2 ist dargestellt, dass eine Kühlseite 18 der Elektronikeinrichtung 17 an einer zweiten Kühlseite 11 des zweiten Kühlkanals 5a festgelegt ist und die Kühlseite 18 der Elektronikeinrichtung 17 über eine weitere Wärmeleit- oder Flächendichtmaterial 14 mit der zweiten Kühlseite 11 des zweiten Kühlkanals 5a thermisch wirkverbunden ist. Damit ist das Leistungsmodul 2 mit den beidseitigen Kühlkanälen 5, 5a an beiden Außenflächen über die Wärmeleit- oder Flächendichtmaterialien an weitere elektronische Komponenten angebunden.
  • Insoweit wird sowohl das Leistungsmodul 2 als auch die Zwischenkreiseinrichtung 3 sowie die Elektronikeinrichtung 17 über die zwei Kühlkanäle 5, 5a gekühlt und die Abwärme aus diesen Komponenten des Stromrichters mittels der in den Kühlkanälen 5, 5a strömenden Kühlmittel abgeführt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Baugruppe
    2
    Leistungsmodul
    3
    Zwischenkreiseinrichtung
    4, 4a
    Kühlseiten des Leistungsmoduls
    5
    Kühlkanal
    6
    Kühlkörper
    7
    Erste Kühlseite des Kühlkörpers/Kühlkanals
    8
    Erster Bestandteil des Kühlkanals
    9
    Zweiter Bestandteil des Kühlkanals
    10
    Innenwandung des Kühlkanals
    11
    Zweite Seite des Kühlkörpers/Kühlkanals
    12
    Druckkraft
    13
    Kühlseite der Zwischenkreiseinrichtung
    14
    Wärmeleit- oder Flächendichtmaterial
    15
    DC-Leitungsanschlüsse
    16
    AC-Leistungs-/Ansteueranschlüsse
    17
    Elektronikeinrichtung
    18
    Kühlseite der Elektronikeinrichtung
    19
    Gehäuse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 11246244 B2 [0005]

Claims (13)

  1. Baugruppe (1) mit Stromrichter zum Umwandeln elektrischer Strom- und Spannungsarten mit mindestens einem Leistungsmodul (2) und mit mindestens einer mit dem Leistungsmodul (2) elektrisch leitend verbundenen Zwischenkreiseinrichtung (3), wobei die Zwischenkreiseinrichtung (3) mit einer Energieversorgungseinrichtung elektrisch leitend verbunden werden kann, sodass der Stromrichter eine elektrische Strom- oder Spannungsart in eine andere umwandeln kann, und mit mindestens einem Kühlkanal (5, 5a), wobei jeweils eine erste Kühlseite (4) des Leistungsmoduls (2) und eine erste Kühlseite (7) des Kühlkanals (5) aneinander festgelegt und miteinander thermisch wirkverbunden sind, sodass eine Abwärme aus dem Leistungsmodul (2) über die ersten Kühlseiten (4, 7) des Leistungsmoduls (2) und des Kühlkanals (5) in das durch den Kühlkanal (5) strömende Kühlmittel übergehen kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlseite (13) der Zwischenkreiseinrichtung (3) an einer dem Leistungsmodul (2) gegenüberliegenden zweiten Kühlseite (11) des Kühlkanals (5) festgelegt ist, sodass eine Abwärme aus der Zwischenkreiseinrichtung (3) über die zweite Kühlseite (7) des Kühlkanals (5) in das durch den Kühlkanal (5) strömende Kühlmittel übergehen kann.
  2. Baugruppe (1) mit Stromrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (5) einen Kühlkörper (6) aufweist, wobei die erste Kühlseite (7) des Kühlkanals (5) mindestens einen Abschnitt einer ersten Seite des Kühlkörpers (7) umfasst und der Kühlkörper (6) sowohl mit dem Leistungsmodul (2) als auch mit dem durch den Kühlkanal (5) strömenden Kühlmittel thermisch wirkverbunden ist.
  3. Baugruppe (1) mit Stromrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühlseite (11) des Kühlkanals (5) eine der ersten Seite (7) gegenüberliegende zweite Kühlseite (11) des in den Kühlkanal (5) eingebrachten Kühlkörpers (6) umfasst und der Kühlkörper (6) sowohl mit der Zwischenkreiseinrichtung (3) als auch mit dem durch den Kühlkanal (5) strömenden Kühlmittel thermisch wirkverbunden ist.
  4. Baugruppe (1) mit Stromrichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsmodul (2) eine der ersten Kühlseite (4) gegenüberliegende zweite Kühlseite (4a) aufweist, wobei die zweite Kühlseite (4a) des Leistungsmodul (2) mit einer ersten Kühlseite (7) eines zweiten Kühlkanals (5a) thermisch wirkverbunden ist, sodass die Abwärme aus dem Leistungsmodul (2) über die zweite Kühlseite (4a) des Leistungsmoduls (2) und die erste Kühlseite (7) des zweiten Kühlkanals (5a) in ein durch den zweiten Kühlkanal (5) strömendes Kühlmittel übergehen kann.
  5. Baugruppe (1) mit Stromrichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein paralleler Durchfluss durch beide Kanäle (5, 5a) mit gegenüberliegendem Zu- und Ablaufstutzen oder eine asymmetrischer VolumenVerteilung durch beide Kanäle (5, 5a) mit gegenüberliegendem Zu- und Ablaufstutzen oder einen gegengleichen Durchfluss mit Umkehr und benachbartem Zu- und Ablaufstutzen erfolgt.
  6. Baugruppe (1) mit Stromrichter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der ersten Kühlseite (7) des zweiten Kühlkanals (5a) gegenüberliegenden zweiten Kühlseite (11) eine Kühlseite (18) einer Elektronikeinrichtung (17) festgelegt ist.
  7. Baugruppe (1) mit Stromrichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einem Kühlseitenpaar der Kühlseiten (4, 7, 13, 18) des Stromrichters ein Wärmeleit- oder Flächendichtmaterial (14) angeordnet ist und das Wärmeleit- oder Flächendichtmaterial (14) mit den beiden Kühlseiten (4, 7, 13, 18) des Kühlseitenpaars thermisch wirkverbunden ist.
  8. Baugruppe (1) mit Stromrichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromrichter von einem Gehäuse (20) umgeben ist, wobei mindestens eine Gehäuseinnenwandung eine senkrechte Druckkraft (12) auf die Kühlseiten (4, 7) ausübt.
  9. Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe (1) mit Stromrichter, wobei mindestens ein Leistungsmodul (2) mit einer ersten Kühlseite (4) an eine erste Kühlseite (7) mindestens eines Kühlkanals (5) festgelegt wird, wobei der Kühlkanal (5) mindestens zweistückig ausgestaltet ist und von einem Kühlmittel durchströmt werden kann, sodass eine Abwärme aus dem Leistungsmodul (2) über die Kühlseiten (4) des Leistungsmoduls (2) und des Kühlkanals (5) in ein durch den Kühlkanal (5) strömendes Kühlmittel übergehen kann, und wobei eine Zwischenkreiseinrichtung (3) mit dem Leistungsmodul (2) elektrisch leitend verbunden wird, sodass der Stromrichter eine elektrische Strom- oder Spannungsart in eine andere umwandeln kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlseite (13) der Zwischenkreiseinrichtung (3) an einer der ersten Kühlseite (7) des Kühlkanals (5) gegenüberliegenden zweiten Kühlseite (11) festgelegt wird, sodass eine Abwärme aus der Zwischenkreiseinrichtung (3) über die Kühlseite (13) der Zwischenkreiseinrichtung (3) und über die zweite Kühlseite (11) des Kühlkanals (5) in das durch den Kühlkanal (5) strömende Kühlmittel übergehen kann.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kühlkanal (5) ein Kühlkörper (6) eingebracht wird, bevor der mindestens zweistückige Kühlkanal (5) zusammengebaut und strömungsdicht verschlossen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Kühlkanal (5a) mit einer ersten Kühlseite (7) an einer der ersten Kühlseite (4) des Leistungsmoduls (2) gegenüberliegenden ersten Kühlseite (4a) festgelegt wird, sodass die Abwärme aus dem Leistungsmodul (2) über die ersten Kühlseite (4a) des Leistungsmoduls (2) und die erste Kühlseite (7) des zweiten Kühlkanals (5a) in ein durch den zweiten Kühlkanal (5a) strömendes Kühlmittel übergehen kann.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronikeinrichtung (17) mit einer Kühlseite (18) an einer der ersten Kühlseite (7) des zweiten Kühlkanals (5a) gegenüberliegenden zweiten Kühlseite (11) des zweiten Kühlkanals (5a) festgelegt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einem Kühlseitenpaar der aneinander festgelegten Kühlseiten (4, 7, 13, 18) ein Wärmeleit- oder Flächendichtmaterial (14) angeordnet wird, sodass die zwei Kühlseiten (4, 7, 13, 18) des Kühlseitenpaars besser thermisch wirkverbunden sind.
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