DE102023107208B3

DE102023107208B3 - Fluid-cooled pulse inverter for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102023107208B3
Application number: DE102023107208.0A
Authority: DE
Inventors: Darius Abidi-Ashtiany; Jonas Ottolin
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2023-03-22
Filing date: 2023-03-22
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2043-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen fluidgekühlten Pulswechselrichter (1) eines Kraftfahrzeugs, mit einer Leistungselektronik (6) zur Wandlung von Gleichstrom in Wechselstrom, und mit einem Gehäuse (4) in welchem die Leistungselektronik (6) aufgenommen ist, und mit einer Kühleinrichtung (14) zur Kühlung der Leistungselektronik (6), wobei die Kühleinrichtung (14) ein Kühlmittel (2) aufweist, welches das Gehäuse (4) durchströmend ausgebildet ist.Zur Gleichverteilung des Kühlmittels (2) im Gehäuse (4) bei Anliegen von Querkräften (3) weist der Pulswechselrichter (1) eine den Pulswechselrichter (1) zumindest teilweise bewegbare Neigungseinrichtung (9) auf, wobei die Neigungseinrichtung (9) in Form einer aktiv wirkenden und/oder passiv wirkenden Neigungseinrichtung (9) ausgebildet ist.The invention relates to a fluid-cooled pulse inverter (1) of a motor vehicle, with power electronics (6) for converting direct current into alternating current, and with a housing (4) in which the power electronics (6) is accommodated, and with a cooling device (14). Cooling of the power electronics (6), the cooling device (14) having a coolant (2) which is designed to flow through the housing (4). For the uniform distribution of the coolant (2) in the housing (4) when transverse forces (3) are applied the pulse inverter (1) has an inclination device (9) which is at least partially movable for the pulse inverter (1), the inclination device (9) being designed in the form of an actively acting and/or passively acting inclination device (9).

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidgekühlten Pulswechselrichter eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a fluid-cooled pulse inverter of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.

Pulswechselrichter für Kraftfahrzeuge sind bekannt. Pulswechselrichter dienen einer Umwandlung eines Gleichstromes in einen Wechselstrom. So kann mit Hilfe des Pulswechselrichters eine elektrische Maschine des Kraftfahrzeugs mit Wechselstrom aus einer Gleichstrom-Kraftfahrzeugbatterie betrieben werden.Pulse inverters for motor vehicles are known. Pulse inverters are used to convert direct current into alternating current. With the help of the pulse inverter, an electrical machine of the motor vehicle can be operated with alternating current from a direct current motor vehicle battery.

Gekühlte Pulswechselrichter, insbesondere fluidgekühlte Pulswechselrichter unterliegen der Problematik, dass das Kühlmittel in Abhängigkeit von einer im Betrieb des Kraftfahrzeugs auftretenden Querkraft, insbesondere einer Zentrifugalkraft beispielsweise bei Kurvenfahrten, seine Kühlfunktion mehr oder weniger in Abhängigkeit von seiner örtlichen Ansammlung erfüllen kann. Das heißt mit anderen Worten, dass der Pulswechselrichter in Abhängigkeit von einem Betrieb des Kraftfahrzeugs eine ungleichmäßige Kühlung aufweisen kann, welche ungünstig für seinen Betrieb ist, und die es zu vermeiden gilt.Cooled pulse inverters, in particular fluid-cooled pulse inverters, are subject to the problem that the coolant can fulfill its cooling function more or less depending on its local accumulation depending on a transverse force that occurs during operation of the motor vehicle, in particular a centrifugal force, for example when cornering. In other words, this means that the pulse inverter can have uneven cooling depending on the operation of the motor vehicle, which is unfavorable for its operation and which should be avoided.

Aus der Offenlegungsschrift EP 2 254 399 A2 ist ein Wasserkühler mit einem Inverter bekannt, wobei sich ein mäanderförmiger Kühlkanal durch ein Gehäuse des Inverters erstreckt. Zur verbesserten Verteilung von im Kühlkanal strömenden Kühlwassers bei Auftreten einer Zentrifugalkraft weist der Kühlkanal ein Trennelement auf, welches seinen Querschnitt halbiert.From the disclosure document EP 2 254 399 A2 a water cooler with an inverter is known, with a meander-shaped cooling channel extending through a housing of the inverter. For improved distribution of cooling water flowing in the cooling channel when a centrifugal force occurs, the cooling channel has a separating element which halves its cross section.

Zur Vermeidung einer nachteiligen Wirkung der während einer Fahrt auftretenden Zentrifugalkraft auf eine Flüssigkeit in so genannten Heatpipes eines Kühlsystems, welche quer durch ein mehrachsiges Kraftfahrzeug verlaufen kann der Offenlegungsschrift WO 2017/ 158 257 A1 entnommen werden, ein senkrecht angeordnetes Leistungsmodul zwischen Vorderrädern des Kraftfahrzeugs sowie ein waagerechtes Kühlsystem auszubilden, dessen Heatpipes sich von gegenüberliegenden Seiten des Leistungsmodules an den beiden Vorderrädern erstrecken.To avoid a detrimental effect of the centrifugal force that occurs while driving on a liquid in so-called heat pipes of a cooling system, which can run across a multi-axle motor vehicle, according to the published patent application WO 2017/ 158 257 A1 can be removed to form a vertically arranged power module between the front wheels of the motor vehicle and a horizontal cooling system, the heat pipes of which extend from opposite sides of the power module on the two front wheels.

Der Druckschrift DE 10 2020 003 805 A1 kann eine Kühleinrichtung für ein Kraftfahrzeug entnommen werden, wobei in Abhängigkeit von einer Beschleunigungskraft ein Kühler der Kühleinrichtung mit Hilfe einer bewegbaren Neigungseinrichtung relativ zu seiner Ausgangslage verschwenkt wird.The publication DE 10 2020 003 805 A1 A cooling device for a motor vehicle can be removed, with a radiator of the cooling device being pivoted relative to its starting position with the aid of a movable inclination device depending on an acceleration force.

Aus der Druckschrift JP 2007-90 945 A geht ein fluidgekühlter Pulswechselrichter eines Kraftfahrzeugs hervor, aufweisend eine Leistungselektronik zur Wandlung von Gleichstrom in Wechselstrom. Er umfasst ein Gehäuse, in welchem die Leistungselektronik aufgenommen ist. Des Weiteren besitzt er eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Leistungselektronik. Die Kühleinrichtung weist ein Kühlmittel auf, welche das Gehäuse durchströmend ausgebildet ist.From the publication JP 2007-90 945 A discloses a fluid-cooled pulse inverter of a motor vehicle, having power electronics for converting direct current into alternating current. It includes a housing in which the power electronics are housed. It also has a cooling device for cooling the power electronics. The cooling device has a coolant which is designed to flow through the housing.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen verbesserten fluidgekühlten Pulswechselrichter eines Kraftfahrzeugs anzugeben.The object of the present invention is to provide an improved fluid-cooled pulse inverter for a motor vehicle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem fluidgekühlten Pulswechselrichter eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention with a fluid-cooled pulse inverter of a motor vehicle with the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with useful and non-trivial developments of the invention are specified in the respective subclaims.

Ein erfindungsgemäßer fluidgekühlter Pulswechselrichter eines Kraftfahrzeugs besitzt eine Leistungselektronik zur Wandlung von Gleichstrom in Wechselstrom, wobei die Leistungselektronik in einem Gehäuse des Pulswechselrichters aufgenommen ist. Der Pulswechselrichter umfasst eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Leistungselektronik, wobei die Kühleinrichtung ein Kühlmittel aufweist, welches das Gehäuse durchströmend ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weist zur Gleichverteilung des Kühlmittels im Gehäuse bei Anliegen von Querkräften der Pulswechselrichter eine den Pulswechselrichter zumindest teilweise bewegbare Neigungseinrichtung auf, wobei die Neigungseinrichtung in Form einer aktiv wirkenden und/oder passiv wirkenden Neigungseinrichtung ausgebildet ist. Der Vorteil ist mit Hilfe der Neigungseinrichtung eine Ausrichtung des Pulswechselrichters zu erlangen, welche eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels und somit einen gleichmäßigen Kühlmittelstrom im Gehäuse herbeiführt.A fluid-cooled pulse inverter of a motor vehicle according to the invention has power electronics for converting direct current into alternating current, the power electronics being accommodated in a housing of the pulse inverter. The pulse inverter includes a cooling device for cooling the power electronics, the cooling device having a coolant which is designed to flow through the housing. According to the invention, for the equal distribution of the coolant in the housing when transverse forces are applied, the pulse inverter has an inclination device which can at least partially move the pulse inverter, the inclination device being designed in the form of an actively acting and/or passively acting inclination device. The advantage is that the tilting device can be used to achieve an alignment of the pulse inverter, which brings about a uniform distribution of the coolant and thus a uniform coolant flow in the housing.

Es ergibt sich beispielsweise bei Auftreten von Querkräften quer zur Gravitationskraft, beispielsweise bei Beschleunigungen und/oder Kurvenfahrten, eine ungleichmäßige Verteilung eines im Gehäuse vorliegenden Kühlmittels, die beispielsweise bei parallel angeordneten, oder zumindest nebeneinander angeordneten Systemen oder Elementen im gleichen Kühlmittelkreislauf zu ungleichmäßiger Kühlung der Systeme bzw. der Elemente führen kann.For example, when transverse forces occur transversely to the gravitational force, for example during acceleration and/or cornering, an uneven distribution of a coolant present in the housing results, which, for example, in systems or elements arranged in parallel or at least next to one another in the same coolant circuit, leads to uneven cooling of the systems or the elements can lead.

Mit Hilfe der Neigungseinrichtung, welche aktiv oder passiv, somit regelbar oder selbstregelnd ausgebildet ist, ist eine gleichmäßige oder zumindest eine gleichmäßigere Kühlmittelverteilung und demgemäß ein gleichmäßiger oder gleichmäßigerer Kühlmittelstrom mit daraus resultierender gleichmäßiger und bevorzugt gleichbleibender Kühlwirkung herbeiführbar. So kann mit einem gegenüber dem Stand der Technik reduzierten Regelaufwand der Kühleinrichtung ein optimaler Betriebspunkt der Kühleinrichtung realisiert werden.With the help of the inclination device, which is designed to be active or passive, thus controllable or self-regulating, there is a uniform or at least a more uniform coolant distribution and accordingly a uniform or more uniform coolant flow with the resulting uniform and preferably constant cooling effect can be brought about. In this way, an optimal operating point of the cooling device can be achieved with a reduced control effort for the cooling device compared to the prior art.

Sofern die Neigungseinrichtung aktiv wirkend ausgebildet ist besitzt sie bevorzugt einen elektrischen Antrieb, welcher insbesondere bevorzugt in Form eines Stellmotors ausgebildet ist. So kann auf einfache Weise mit Hilfe einer gesteuerten Ausrichtung des Pulswechselrichters ein gleichmäßiger Kühlmittelstrom im Gehäuse erzielt werden.If the inclination device is designed to act actively, it preferably has an electric drive, which is particularly preferably designed in the form of a servomotor. In this way, a uniform coolant flow in the housing can be easily achieved with the help of controlled alignment of the pulse inverter.

In einer Variante oder als Ergänzung ist die Neigungseinrichtung passiv wirkend, oder mit anderen Worten gesagt, selbstregelnd ausgebildet, wobei sie zumindest ein Gegengewicht aufweist. Der Vorteil der passiv wirkenden Variante ist darin zu sehen, dass sie selbstregelnd ist und somit keine weiteren in Wirkverbindung stehenden Elemente, wie beispielsweise eine Regelung oder Verkabelung oder ein Antriebsmotor notwendig sind.In a variant or as a supplement, the tilting device is designed to be passive, or in other words, self-regulating, and has at least one counterweight. The advantage of the passive variant is that it is self-regulating and therefore no other actively connected elements, such as control or cabling or a drive motor, are necessary.

Zur Herbeiführung der zur Erlangung des gleichmäßigen oder gleichmäßigeren Kühlmittelstromes ist die Neigungseinrichtung den Pulswechselrichter um eine Drehachse verdrehbar oder verschwenkbar ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass der Pulswechselrichter um die Drehachse verdreht oder verschwenkt wird.To achieve the uniform or more uniform coolant flow, the inclination device is designed to rotate or pivot the pulse inverter about an axis of rotation. In other words, this means that the pulse inverter is twisted or pivoted about the axis of rotation.

Bevorzugt ist das Gehäuse in Form eines direktgekühlten Gehäuses ausgebildet.The housing is preferably designed in the form of a directly cooled housing.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigen:

1 in einer Prinzipdarstellung ein fluidgekühlter Pulswechselrichter mit einem Kühlmittel gemäß dem Stand der Technik unter Einwirkung einer Querkraft,
2 in einer Prinzipdarstellung ein erfindungsgemäßer fluidgekühlter Pulswechselrichter mit einem Kühlmittel unter Einwirkung der Querkraft und Ausgleichskräften,
3 in einer Prinzipdarstellung der erfindungsgemäße fluidgekühlte Pulswechselrichter in einem ersten Ausführungsbeispiel,
4 in einer Prinzipdarstellung der erfindungsgemäße fluidgekühlte Pulswechselrichter in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
5 in einer Prinzipdarstellung der fluidgekühlte Pulswechselrichter mit einem direktgekühlten Gehäuse gemäß dem Stand der Technik unter Einwirkung einer Querkraft, und
6 in einer Prinzipdarstellung der erfindungsgemäße fluidgekühlte Pulswechselrichter mit dem direktgekühlten Gehäuse unter Einwirkung einer Querkraft.

Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without the scope of to abandon invention. Identical reference numbers are assigned to identical or functionally identical elements. Show it:

1 in a schematic representation of a fluid-cooled pulse inverter with a coolant according to the prior art under the influence of a transverse force,
2 in a schematic representation of a fluid-cooled pulse inverter according to the invention with a coolant under the influence of the transverse force and balancing forces,
3 in a schematic representation of the fluid-cooled pulse inverter according to the invention in a first exemplary embodiment,
4 in a schematic representation of the fluid-cooled pulse inverter according to the invention in a second exemplary embodiment,
5 in a schematic representation of the fluid-cooled pulse inverter with a directly cooled housing according to the prior art under the influence of a transverse force, and
6 in a schematic representation of the fluid-cooled pulse inverter according to the invention with the directly cooled housing under the influence of a transverse force.

In 1 ist in einer Prinzipdarstellung ein fluidgekühlter Pulswechselrichter 1 mit einer Kühleinrichtung 14, aufweisend ein Kühlmittel 2, gemäß dem Stand der Technik unter Einwirkung einer Querkraft 3 abgebildet. Der in 1 dargestellte Pulswechselrichter 1 dient einem Betrieb einer elektrischen Maschine eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere um die elektrische Maschine zum rein elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs in Reaktion auf einen Fahrerwunsch entsprechend anzutreiben und aus einer Kraftfahrzeugbatterie, insbesondere wiederaufladbare Traktionsbatterie, zu speisen. Der Pulswechselrichter 1 weist in einem metallischen Gehäuse 4 einem Innenraum 5 auf, in welchem eine Leistungselektronik 6 angeordnet ist.In 1 is shown in a schematic diagram of a fluid-cooled pulse inverter 1 with a cooling device 14, having a coolant 2, according to the prior art under the action of a transverse force 3. The in 1 Pulse inverter 1 shown is used to operate an electrical machine of an electrically driven motor vehicle, in particular to drive the electrical machine for the purely electric drive of the motor vehicle in response to a driver's request and to feed it from a motor vehicle battery, in particular a rechargeable traction battery. The pulse inverter 1 has an interior 5 in a metallic housing 4, in which power electronics 6 is arranged.

Die Leistungselektronik 6, welche im Detail nicht näher abgebildet ist, kann beispielsweise mit Hilfe elektrischer Leitungen mit einem Zwischenkreiskondensator und einem Treiber elektrisch verbunden sein. Der Treiber kann von einem Controller angesteuert werden, der insbesondere mit Sensoren in der Leistungselektronik 6 verbunden sein kann. So kann der Controller einen Fahrerwunsch erkennen und den Treiber unter Berücksichtigung der in der Leistungselektronik 6 anliegenden Spannungen und/oder Stromstärken ansteuern, so dass der Treiber entsprechende Halbleiterschalter der Leistungselektronik 6 und/oder in dem Zwischenkreiskondensator entsprechend schalten kann.The power electronics 6, which is not shown in detail, can be electrically connected to an intermediate circuit capacitor and a driver, for example using electrical lines. The driver can be controlled by a controller, which can be connected in particular to sensors in the power electronics 6. The controller can thus recognize a driver's request and control the driver taking into account the voltages and/or currents present in the power electronics 6, so that the driver can switch corresponding semiconductor switches in the power electronics 6 and/or in the intermediate circuit capacitor accordingly.

Im Betrieb der Leistungselektronik 6 ergibt sich eine Wärmeentwicklung, welche mit Hilfe des das Gehäuse 4 durchströmenden Kühlmittels 2 abgeführt wird. Problematisch jedoch ist, dass in Abhängigkeit von der Querkraft 3 das Kühlmittel 2 ungleichmäßig verteilt im Gehäuse 4 ausgebildet ist, wie es in der Prinzipdarstellung in 1 abgebildet ist. Aufgrund der Querkraft 3, welche beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs auf den Pulswechselrichter 1 wirkt, wird das Kühlmittel 2 in Richtung auf eine Gehäusewand 7 des Gehäuses 2 gedrückt, wobei diese Gehäusewand 7 eine entlang einer Kraftwirkungsrichtung der Querkraft 3, wie sie in 1 mit Hilfe des Pfeiles angedeutet ist, äußerste Gehäusewand 8 des Gehäuses 4 ist.During operation of the power electronics 6, heat is generated, which is dissipated with the help of the coolant 2 flowing through the housing 4. The problem, however, is that depending on the transverse force 3, the coolant 2 is distributed unevenly in the housing 4, as shown in the schematic diagram in 1 is shown. Due to the transverse force 3, which acts on the pulse inverter 1, for example when the motor vehicle is cornering, the coolant 2 is pressed towards a housing wall 7 of the housing 2, this housing wall 7 being along a force action direction of the transverse force 3, as shown in 1 indicated by the arrow is the outermost housing wall 8 of the housing 4.

Somit liegt, wie es in 1 erkennbar ist, eine größere Menge des Kühlmittels 2 im Bereich der äußersten Gehäusewand 8 an, als es im Bereich einer der äußersten Gehäusewand 8 gegenüberliegend ausgebildeten Gehäusewand 7 der Fall ist. Das heißt mit anderen Worten, dass die Menge des Kühlmittels 2 im Bereich der äußersten Gehäusewand 8 größer ist als die Menge des Kühlmittels 2 im Bereich der der äußersten Gehäusewand 8 gegenüberliegend ausgebildeten Gehäusewand 7.Thus, as it is in 1 can be seen, a larger amount of coolant 2 in the area of the outermost housing wall 8 than is the case in the area of a housing wall 7 formed opposite the outermost housing wall 8. In other words, this means that the amount of coolant 2 in the area of the outermost housing wall 8 is greater than the amount of coolant 2 in the area of the housing wall 7 formed opposite the outermost housing wall 8.

Der erfindungsgemäße fluidgekühlte Pulswechselrichter 1 ist derart ausgebildet, dass sich im Gehäuse 4 das Kühlmittel 2, wie in 2 abgebildet, auch unter Einwirkung der Querkraft 3, gleichmäßig verteilend durchströmend ist. Das heißt mit anderen Worten, dass eine gleichmäßige oder eine zumindest gleichmäßigere Kühlmitteldurchströmung im Gehäuse 4 ausgebildet ist, als sie der Pulswechselrichter 1 gemäß dem Stand der Technik aufweist.The fluid-cooled pulse inverter 1 according to the invention is designed such that the coolant 2, as in 2 shown, even under the influence of the transverse force 3, the flow flows through evenly. In other words, this means that a uniform or at least more uniform coolant flow is formed in the housing 4 than that of the pulse inverter 1 according to the prior art.

Hierzu weist der erfindungsgemäße Pulswechselrichter 1 eine bewegbare Neigungseinrichtung 9 auf, so dass die Schwerkraft 10 ausgleichend zur Querkraft 3 wirken kann. In 2 ist in einer Prinzipdarstellung der erfindungsgemäße fluidgekühlte Pulswechselrichter 1 mit dem Kühlmittel 2 unter Einwirkung der Querkraft 3 und Schwerkraft 10 illustriert.For this purpose, the pulse inverter 1 according to the invention has a movable inclination device 9, so that the force of gravity 10 can act to balance the transverse force 3. In 2 is illustrated in a schematic representation of the fluid-cooled pulse inverter 1 according to the invention with the coolant 2 under the influence of the transverse force 3 and gravity 10.

Die Neigungseinrichtung 9 kann in Form einer aktiv wirkenden oder einer passiv wirkenden Neigungseinrichtung 9 ausgebildet sein. Ebenso ist auch eine Kombination von aktiv wirkenden Elementen der aktiv wirkenden Neigungseinrichtung 9 und von passiv wirkenden Elementen der passiv wirkenden Neigungseinrichtung 9 denkbar.The inclination device 9 can be designed in the form of an actively acting or a passively acting inclination device 9. Likewise, a combination of actively acting elements of the actively acting inclination device 9 and passively acting elements of the passively acting inclination device 9 is also conceivable.

In 3 ist der erfindungsgemäße fluidgekühlte Pulswechselrichter 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Prinzipdarstellung abgebildet. Im ersten Ausführungsbeispiel ist der Pulswechselrichter 1 eine aktiv wirkende Neigungseinrichtung 9 aufweisend ausgebildet.In 3 the fluid-cooled pulse inverter 1 according to the invention is shown in a schematic diagram in a first exemplary embodiment. In the first exemplary embodiment, the pulse inverter 1 is designed to have an actively acting tilting device 9.

Der Pulswechselrichter 1 ist mit Hilfe eines elektrischen Antriebs 11, welcher regelbar ist, um eine Drehachse 12 verdrehbar oder verschwenkbar gelagert. Der Antrieb 11 ist in Form eines Stellmotors ausgebildet. Mit Hilfe des Antriebs 11 kann in Abhängigkeit von der auf den Pulswechselrichter 1 einwirkenden Querkraft 3 der gesamte Pulswechselrichter 1 ausgerichtet werden um eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels 2 und somit einen gleichmäßigen Kühlmittelstrom herbeizuführen.The pulse inverter 1 is mounted so that it can rotate or pivot about an axis of rotation 12 with the aid of an electric drive 11, which is controllable. The drive 11 is designed in the form of a servomotor. With the help of the drive 11, the entire pulse inverter 1 can be aligned depending on the transverse force 3 acting on the pulse inverter 1 in order to bring about a uniform distribution of the coolant 2 and thus a uniform coolant flow.

Die Drehachse 12 ist bevorzugt eine Mittelachse des Pulswechselrichters 1, welche sich durch einen Schwerpunkt 13 des Pulswechselrichters 1 erstreckt. Sie könnte jedoch auch an einer anderen Stelle des Pulswechselrichters 1 ausgebildet sein. Ebenso könnte der Pulswechselrichter 1 an nur einem Lagerpunkt, welcher bevorzugt sein Schwerpunkt 13 ist, gelagert sein.The axis of rotation 12 is preferably a central axis of the pulse inverter 1, which extends through a center of gravity 13 of the pulse inverter 1. However, it could also be formed at another location on the pulse inverter 1. Likewise, the pulse inverter 1 could be mounted at just one bearing point, which is preferably its center of gravity 13.

In 4 ist der erfindungsgemäße fluidgekühlte Pulswechselrichter 1 in einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Prinzipdarstellung abgebildet, wobei der Pulswechselrichter 1 eine passiv wirkende Neigungseinrichtung 9 aufweist.In 4 the fluid-cooled pulse inverter 1 according to the invention is shown in a schematic diagram in a second exemplary embodiment, the pulse inverter 1 having a passively acting tilting device 9.

Das Gehäuse 4 ist um die Drehachse 12 bewegbar, insbesondere verdreh- oder verschwenkbar gelagert, wobei mit Hilfe eines Gegengewichtes 15 ein Ausgleich der auf das Kühlmittel 2 einwirkenden Querkräfte 3 herbeigeführt wird, zur gleichmäßigen Verteilung des Kühlmittels 2 im Gehäuse 4.The housing 4 is movable about the axis of rotation 12, in particular mounted so that it can be rotated or pivoted, with the help of a counterweight 15 balancing the transverse forces 3 acting on the coolant 2, so that the coolant 2 is evenly distributed in the housing 4.

In 5 ist in einer Prinzipdarstellung der fluidgekühlte Pulswechselrichter mit einem direktgekühlten Gehäuse 4 gemäß dem Stand der Technik unter Einwirkung einer Querkraft 3 abgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass der Innenraum 5 mit dem Kühlmittel 2 vollständig durchströmbar ist. Unter Einwirken der Querkraft 3 wird der Innenraum 5 ungleichmäßig durchströmt, wie mit Hilfe der Strömungspfeile 16 illustriert ist.In 5 is shown in a schematic representation of the fluid-cooled pulse inverter with a directly cooled housing 4 according to the prior art under the influence of a transverse force 3. In other words, this means that the interior 5 can be completely flowed through with the coolant 2. Under the influence of the transverse force 3, the interior 5 is flowed through unevenly, as illustrated by the flow arrows 16.

Unter Einwirkung der Querkraft 3 wird das Kühlmittel 2 ausgehend von einem ersten Kühlmitteleintritt 17 der Kühleinrichtung 14 und einem zweiten Kühlmitteleintritt 18 der Kühleinrichtung 14 in seiner Strömungsrichtung auf einen Kühlmittelaustritt 19 der Kühleinrichtung 14 in Richtung der äußersten Gehäusewand 8 gedrückt, so dass im Bereich der äußersten Gehäusewand 8 eine große Menge an Kühlmittel 2 strömend vorliegt, wohingegen im Bereich der der äußersten Gehäusewand 8 gegenüberliegenden Gehäusewand 7 nahezu kein Kühlmittel 2 strömt. Oder mit anderen Worten gesagt, es strömt eine größere Menge Kühlmittel 2 im Bereich der äußersten Gehäusewand 8 als im Bereich der der äußersten Gehäusewand 8 gegenüberliegenden Gehäusewand 7. Ebenso ist auch ein zwischen den Gehäusewänden 7, 8 liegender Bereich des Innenraums 5 nur mäßig durchströmt.Under the influence of the transverse force 3, the coolant 2 is pressed in its flow direction onto a coolant outlet 19 of the cooling device 14 in the direction of the outermost housing wall 8, starting from a first coolant inlet 17 of the cooling device 14 and a second coolant inlet 18 of the cooling device 14, so that in the area of the outermost There is a large amount of coolant 2 flowing in the housing wall 8, whereas almost no coolant 2 flows in the area of the housing wall 7 opposite the outermost housing wall 8. Or in other words, a larger amount of coolant 2 flows in the area of the outermost housing wall 8 than in the area of the housing wall 7 opposite the outermost housing wall 8. Likewise, an area of the interior 5 lying between the housing walls 7, 8 is only moderately flowed through.

Es sei erwähnt, dass im Innenraum 5 Trennmittel 20 in Form von Blechen zur elektromagnetischen Verträglichkeit, so genannte EMV-Bleche, ausgebildet sind, wodurch eine Zwangsführung des Kühlmittels 2 herbeigeführt wird.It should be mentioned that in the interior 5 separating means 20 are formed in the form of sheets for electromagnetic compatibility, so-called EMC sheets, whereby a forced guidance of the coolant 2 is brought about.

In 6 ist in einer Prinzipdarstellung der erfindungsgemäße fluidgekühlte Pulswechselrichter 1 mit dem direktgekühlten Gehäuse 4 unter Einwirkung einer Querkraft 3 abgebildet. Mit Hilfe der Neigungseinrichtung 9 ist eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels 2 im Innenraum 5 und somit ein gleichmäßiger Kühlmittelstrom realisierbar.In 6 is shown in a schematic diagram of the fluid-cooled pulse inverter 1 according to the invention with the directly cooled housing 4 under the influence of a transverse force 3. With the help of the inclination device 9, a uniform distribution of the coolant 2 in the interior 5 and thus a uniform coolant flow can be achieved.

Der Pulswechselrichter 1 verfügt über durchströmbare Kühlkanäle. Er weist zumindest zwei parallele, durchströmbare Kühlkanäle auf, wie insbesondere in den 5 und 6 abgebildet ist, zu denen die Querkraft 3 senkrecht wirkt und somit ein ungeregelt einströmendes Kühlmittel 2 sich ungleich auf die beiden Kanäle verteilen würde. Diese Ungleichverteilung des Kühlmittels 2 in den Kühlkanälen ist in 5 mit Hilfe unterschiedlich großer Strömungspfeile 16 illustriert. In 6 hingegen, in welcher der erfindungsgemäße Pulswechselrichter 1 abgebildet ist, weisen die Strömungspfeile 16 eine identische Größe auf, somit werden hier die Kühlkanäle gleichmäßig durchströmt.The pulse inverter 1 has cooling channels that can be flowed through. It has at least two parallel, flow-through cooling channels, as in particular in the 5 and 6 is shown, to which the transverse force 3 acts perpendicularly and thus an unregulated coolant 2 would be distributed unequally between the two channels. This uneven distribution of the coolant 2 in the cooling channels is in 5 illustrated with the help of flow arrows 16 of different sizes. In 6 On the other hand, in which the pulse inverter 1 according to the invention is shown, the flow arrows 16 have an identical size, so the cooling channels flow through evenly here.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: PulswechselrichterPulse inverter
22: Kühlmittelcoolant
33: QuerkraftTransverse force
44: GehäuseHousing
55: Innenrauminner space
66: LeistungselektronikPower electronics
77: Gehäusewandhousing wall
88th: Äußerste GehäusewandOutermost housing wall
99: NeigungseinrichtungInclination device
1010: Ausgleichskraftbalancing force
1111: Antriebdrive
1212: DrehachseAxis of rotation
1313: Schwerpunktmain emphasis
1414: KühleinrichtungCooling device
1515: GegengewichtCounterweight
1616: StrömungspfeilFlow arrow
1717: Erster KühlmitteleintrittFirst coolant entry
1818: Zweite KühlmitteleintrittSecond coolant inlet
1919: KühlmittelaustrittCoolant leak
2020: Trennmittelrelease agent

Claims

Fluid-cooled pulse inverter (1) of a motor vehicle, with power electronics (6) for converting direct current into alternating current, and with a housing (4) in which the power electronics (6) is accommodated, and with a cooling device (14) for cooling the power electronics (6), wherein the cooling device (14) has a coolant (2) which is designed to flow through the housing (4), characterized in that for uniform distribution of the coolant (2) in the housing (4) when transverse forces (3) are applied the pulse inverter (1) has an inclination device (9) which is at least partially movable for the pulse inverter (1), the inclination device (9) being designed in the form of an actively acting and/or passively acting inclination device (9).

Fluid-cooled pulse inverter (1). Claim 1 , characterized in that the inclination device (9), if it is actively designed, has an electric drive (11).

Fluid-cooled pulse inverter (1). Claim 2 , characterized in that the electric drive (11) is designed in the form of a servomotor.

Fluid-cooled pulse inverter (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the inclination device (9), if it is designed to act passively, has at least one counterweight (15).

Fluid-cooled pulse inverter (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the inclination device (9) is designed to rotate or pivot the pulse inverter (1) about an axis of rotation (12).

Fluid-cooled pulse inverter (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (4) is designed in the form of a directly cooled housing.