DE202017101238U1 - Dachumrichter mit Sonnenschild - Google Patents

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Abstract

Dachumrichter (10) für ein Schienenfahrzeug, der Dachumrichter (10) umfassend: ein Umrichtergehäuse (12), das in eine Außensektion (78) und in eine hermetisch dichte Innensektion (76), die innerhalb der Außensektion (78) angeordnet ist, unterteilt ist; eine Mehrzahl von leistungselektronischen Komponenten (80), die in der Innensektion (76) angeordnet sind und die dazu ausgeführt sind, eine Eingangsspannung des Schienenfahrzeugs in eine Antriebsspannung zum Versorgen wenigstens eines Antriebsmotors (40) umzuwandeln; eine Mehrzahl von leistungselektrischen Komponenten (82), die in der Außensektion (78) angeordnet sind und die elektrisch mit den leistungselektronischen Komponenten (80) verbunden sind; ein von der Außensektion (78) bereitgestelltes Sonnenschild (86), das beabstandet zu einem Dach (88) der Innensektion (76) angeordnet ist, so dass zwischen dem Sonnenschild (86) und dem Dach (88) der Innensektion (76) ein Luftspalt (90) gebildet ist; ein in der Außensektion (78) angeordnetes Außengebläse (64), das dazu ausgeführt ist, in der Außensektion (78) einen äußeren Kühlluftstrom (98) mit Umgebungsluft zu erzeugen, wobei der äußere Kühlluftstrom (98) durch den Luftspalt (90) gefördert wird und die leistungselektrischen Komponenten (82) kühlt.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • –Die Erfindung betrifft das Gebiet der Traktionsumrichter. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Dachumrichter für ein Schienenfahrzeug.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Traktionsumrichter werden dazu verwendet, eine Wechsel- oder Gleichspannung in eine Wechselspannung einer anderen Frequenz und/oder Amplitude umzurichten, die beispielsweise einem Antriebsmotor eines Schienenfahrzeugs oder weiteren elektrischen Verbrauchern in dem Schienenfahrzeug zugeführt werden kann. Der Traktionsumrichter kann beispielsweise aus einem Oberleitungsnetzwerk oder von einem Generator innerhalb des Schienenfahrzeugs, der von einem Dieselmotor angetrieben wird, mit Spannung versorgt werden.
  • Abhängig vom Typ und der Funktionsweise des Traktionsumrichters kann dieser auf dem Dach, unter dem Boden oder innerhalb eines Maschinenraums des Schienenfahrzeugs angebracht sein.
  • In der Regel umfasst ein Traktionsumrichter ein Gehäuse, in dem die verschiedenen Komponenten des Umrichters angebracht sind. Bei Dachumrichtern kann sich das Problem ergeben, dass sich das Gehäuse aufgrund von Sonneneinstrahlung aufheizt und ein Kühlsystem, mit dem die elektrischen und elektronischen Komponenten im Inneren des Gehäuses gekühlt werden, eine hohe Kühlleistung erbringen muss.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen einfach aufgebauten und effizient gekühlten Dachumrichter für ein Schienenfahrzeug bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
  • Die Erfindung betrifft einen Dachumrichter für ein Schienenfahrzeug. Der Umrichter bzw. dessen Umrichtergehäuse ist dazu ausgeführt, auf dem Dach eines Schienenfahrzeugs angebracht zu werden. Das Schienenfahrzeug kann ein Zug, eine Lok oder eine Tram sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Dachumrichter ein Umrichtergehäuse, das in eine Außensektion und in eine hermetisch dichte Innensektion, die innerhalb der Außensektion angeordnet ist, unterteilt ist. Das Umrichtergehäuse kann aus Metallplatten aufgebaut sein, die beispielsweise mittels eines Rahmens miteinander verschweißt sind. Hermetisch dicht in Zusammenhang mit der Innensektion bedeutet, dass diese wasser- und luftdicht ist. Wie weiter unten beschrieben wird, weist die Außensektion Öffnungen zum Einlass und Auslass von Umgebungsluft auf, ist also nicht hermetisch dicht. Mit der Außensektion und der Innensektion ist der Dachumrichter in zwei Schutzklassen aufgeteilt.
  • Weiter umfasst der Dachumrichter eine Mehrzahl von leistungselektronischen Komponenten, die in der Innensektion angeordnet sind und die dazu ausgeführt sind, eine Eingangsspannung des Schienenfahrzeugs in eine Antriebsspannung zum Versorgen wenigstens eines Antriebsmotors umzuwandeln, und eine Mehrzahl von leistungselektrischen Komponenten, die in der Außensektion angeordnet sind und die elektrisch mit den leistungselektronischen Komponenten verbunden sind.
  • Die leistungselektronischen Komponenten können einen oder mehrere AC-DC-Umrichter umfassen, die auf Leistungshalbleitern (wie etwa IGBTs etc.) basieren. Weiter können in der Innensektion die zugehörigen Steuerungen aufgenommen sein. Alle leistungselektronischen Komponenten des Dachumrichters können in der Innensektion angeordnet sein.
  • Die Eingangsspannung kann über eine Oberleitung zugeführt werden und/oder kann eine einphasige Gleich- oder Wechselspannung sein. Neben der mehrphasigen Antriebsspannung für einen oder mehrere Antriebsmotoren kann der Dachumrichter eine Batteriespannung zum Laden einer Batterie bereitstellen.
  • Die leistungselektrischen Komponenten, die sich in der nicht hermetisch dichten Außensektion befinden, können robustere Komponenten sein, wie etwa Spulen, Transformatoren und/oder Ventilatoren bzw. Gebläse, die der Witterung ausgesetzt werden können.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Dachumrichter weiter ein von der Außensektion bereitgestelltes Sonnenschild, das beabstandet zu einem Dach der Innensektion angeordnet ist, so dass zwischen dem Sonnenschild und dem Dach der Innensektion ein Luftspalt gebildet ist. Das Sonnenschild und/oder das Dach der Außensektion können Platten, insbesondere Metallplatten, sein. Das Sonnenschild kann als Dach der Außensektion aufgefasst werden. Das Sonnenschild kann die gesamte obere Seite des Dachumrichters bereitstellen. Insbesondere kann das Sonnenschild die gesamte Innensektion überdecken.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Dachumrichter weiter ein in der Außensektion angeordnetes Außengebläse, das dazu ausgeführt ist, in der Außensektion einen äußeren Kühlluftstrom mit Umgebungsluft zu erzeugen, wobei der Kühlluftstrom durch den Luftspalt gefördert wird und die leistungselektrischen Komponenten kühlt. Der Luftspalt kann den gesamten Bereich über der Innensektion umfassen. Das Außengebläse kann unter dem Sonnenschild neben der Innensektion angeordnet sein. Es ist möglich, dass mehrere Außengebläse in der Außensektion angeordnet sind. Neben dem oder den Außengebläsen und/oder neben der Innensektion können auch die leistungselektrischen Komponenten der Außensektion angeordnet sein.
  • Mit dem Sonnenschild und dem Hauptgebläse, das Umgebungsluft durch den Luftspalt fördert, wird eine effektive Kühlung der Oberseite des Dachumrichters bereitgestellt. Das Sonnenschild verhindert eine direkte Sonnenstrahlung auf einen Hauptteil des Dachs der Innensektion. Auf diese Weise kann eine Erwärmung der Innensektion durch Sonnenstrahlung vermindert werden. Umgebungsluft, die durch das Außengebläse durch den Kanal, der durch den Luftspalt bereitgestellt wird, gesaugt wird, führt dazu, dass die thermische Isolation zwischen dem Dach der Innensektion und dem Sonnenschild verbessert wird.
  • Mit dem Außengebläse können auch die Innensektion und/oder die leistungselektrischen Komponenten in der Außensektion gekühlt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein in der Innensektion angeordnetes Innengebläse dazu ausgeführt, innerhalb der Innensektion einen inneren Kühlluftstrom zu erzeugen, der die leistungselektronischen Komponenten kühlt und der entlang des Dachs der Innensektion entgegen dem äußeren Kühlluftstrom geführt wird. Der Dachumrichter kann komplett luftgekühlt sein. Es müssen keine weiteren Kühlmedien, wie etwa eine Kühlflüssigkeit bzw. Kühlwasser, vorhanden sein. Ein externer Luftstrom entlang der Oberseite des Dachumrichters bzw. des Dachs der Innensektion, der durch den Luftspalt geführt ist, nimmt zusätzliche Wärme, die im Inneren der Innensektion erzeugt wird, durch Kühlung des Dachs auf. In der Innensektion wird durch ein Innengebläse ein weiterer Luftstrom erzeugt, der entlang des Dachs der Innensektion geführt wird und somit an den äußeren Kühlluftstrom Wärme abgeben kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ragt ein Wärmetauscher durch das Dach der Innensektion, mit dem Wärme von dem inneren Kühlluftstrom auf den äußeren Kühlluftstrom übertragbar ist. Der Wärmetransfer an der Oberseite der Innensektion bzw. durch das Dach kann mit einem Wärmetauscher, der durch das Dach ragt, verbessert werden. Beispielsweise können von dem Dach Finnen abragen, die nach oben und unten in den äußeren und den inneren Kühlluftstrom hineinreichen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung stellt die Außensektion unterhalb eines Bodens der Innensektion einen weiteren Luftspalt bereit, durch den ein weiterer Teil des äußeren Kühlluftstroms geführt ist. An der Unterseite kann der Dachumrichter einen doppelten Boden aufweisen, d.h., die Außensektion kann einen Boden aufweisen, der beabstandet zum Boden der Innensektion angeordnet ist, so dass unterhalb der Innensektion ein zweiter, unterer Luftspalt gebildet ist. Der äußere Kühlluftstrom kann somit in einen unteren und einen oberen Kühlluftstrom aufgeteilt sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung stellt die Innensektion an dem Boden Wärmesenken bereit, die mit den leistungselektronischen Komponenten thermisch verbunden sind. Somit können leistungselektronische Komponenten direkt durch den unteren Teil des äußeren Kühlluftstroms gekühlt werden. Ein Hauptteil der Kühlung der Innensektion kann durch die Wärmesenken erzielt werden, an denen die leistungselektronischen Komponenten direkt angebracht sind. Die Wärmesenken sind im Kühlluftstrom an der Unterseite der Innensektion angebracht.
  • Wie oben beschrieben, kann auch die Luft in der Innensektion gekühlt werden. Ein, zwei oder mehr Innengebläse im Inneren der Innensektion können eine innere Luftzirkulation erzeugen, die auch leistungselektronische Komponenten kühlt, die nicht direkt mit den Wärmesenken verbunden sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Außengebläse stromabwärts des oder der Luftspalte angeordnet, die zwischen dem Sonnenschild und dem Dach der Innensektion und/oder unterhalb des Bodens der Innensektion vorgesehen sind. Beispielsweise kann der äußere Kühlluftstrom durch Einlassöffnungen eingesaugt werden, die an den Seiten des oder der Luftspalte vorgesehen sind, dann entlang der Innensektion gefördert werden, um dann in das oder die Außengebläse eingesaugt zu werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zumindest ein Teil der leistungselektrischen Komponenten stromabwärts des Außengebläses angeordnet. Der äußere Kühlluftstrom kann nach dem Verlassen des oder der Außengebläse entlang der leistungselektrischen Komponenten geblasen werden, um dann anschließend das Umrichtergehäuse seitlich zu verlassen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der äußere Kühlluftstrom an wenigstens einem stirnseitigen Lufteinlass in die Außensektion gesaugt, an der Innensektion vorbeigefördert und bei einem gegenüberliegenden Ende der Außensektion, in dem das Außengebläse und die leistungselektrischen Komponenten angeordnet sind, durch zwei seitliche Luftauslässe aus der Außensektion geblasen. Der stirnseitige Lufteinlass kann an einem Vorderende in Bezug auf eine Bewegungsrichtung des Schienenfahrzeugs angeordnet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Außensektion an dem Ende, in dem das Außengebläse und die leistungselektrischen Komponenten angeordnet sind, einen weiteren stirnseitigen Lufteinlass auf, durch das das Außengebläse Umgebungsluft ansaugt und durch einen Teil der leistungselektrischen Komponenten fördert. Es ist möglich, dass durch das oder die Außengebläse oder eines der Außengebläse Umgebungsluft angesaugt wird, die direkt zum Kühlen eines Teils der leistungselektrischen Komponenten verwendet wird, insbesondere ohne die Innensektion zu kühlen. In diesem Fall kann der Teil der leistungselektrischen Komponenten stromaufwärts des Außengebläses angeordnet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Außensektion in einer Längsrichtung in zwei Abschnitte unterteilt, in denen jeweils ein Außengebläse angeordnet ist. Die Längsrichtung kann die Bewegungsrichtung des Schienenfahrzeugs sein. Jeder der Abschnitte kann mit einem separaten Außengebläse gekühlt werden. Die Außengebläse können unabhängig voneinander gesteuert werden, abhängig von dem Kühlluftbedarf der zu kühlenden Komponenten. Im Allgemeinen, d.h. auch bei einem Außengebläse, kann der Kühlluftbedarf abhängig von der Umgebungstemperatur und/oder der von dem Umrichter bereitzustellenden elektrischen Leistung sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die leistungselektronischen Komponenten einen auf Leistungshalbleitern basierenden Umrichter, der beispielsweise aus einer Eingangsspannung eine Antriebspannung für einen Antriebsmotor oder auch eine Batteriespannung zum Laden einer Batterie erzeugen kann.
  • Es ist möglich, dass ein oder mehrerer Umrichter, die im Inneren der Innensektion angeordnet sind, mit einem Zwischenkreis mit einem Energiespeichersystem verbunden werden können, das die Umrichter zusätzlich mit elektrischer Energie versorgen kann, wenn beispielsweise keine Eingangsspannung bereitgestellt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die leistungselektrischen Komponenten in der Außensektion Spulen, die beispielsweise Bestandteil eines Eingangsfilters oder eines Filters für ein Energiespeichersystem sein können. Beispielsweise können die Spulen für den Filter des Energiespeichersystems stromaufwärts des Außengebläses mit Umgebungsluft gekühlt werden, die durch einen Kühllufteinlass in das Umrichtergehäuse strömt, ohne an der Innensektion vorbeigeführt zu werden. Die Spulen für den Eingangsfilter können vor einem Kühlluftauslass stromabwärts des Außengebläses angeordnet sein.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
  • 1 zeigt ein schematisches Schaltdiagramm eines Dachumrichters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Dachumrichter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 3 zeigt einen Längsschnitt durch den Dachumrichter aus 2.
  • 4 zeigt den Längsschnitt aus der 3 zusammen mit Kühlluftströmen.
  • Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen und ihre Bedeutung sind in zusammenfassender Form in der Liste der Bezugszeichen aufgeführt. Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • 1 zeigt ein Schaltdiagramm für einen Dachumrichter 10, dessen Komponenten in einem Umrichtergehäuse 12 aufgenommen sind. Der Dachumrichter 10 kann mit gleichartig aufgebauten Dachumrichtern 10‘ parallel an einem Gleichspannungsnetzwerk 14 betrieben werden. Beispielsweise kann eine Eingangsspannung von beispielsweise 750 V oder 600 V für den Dachumrichter 10 von einer Oberleitung 16 bereitgestellt werden.
  • Vor dem Eingang 18 des Umrichters 10 und vor einem Hochgeschwindigkeits-Trennschalter 20 kann die Eingangsspannung über einen Überspannungsschutz 22 begrenzt werden.
  • Der Dachumrichter 10 umfasst zwei unabhängige Motorumrichter 24, die zusammen mit einem Hilfsumrichter 26 parallel an den Eingang 18 verbunden sind. In jeder Zuleitung zu den Umrichtern 24, 26 befindet sich eine Sicherung 28, ein Linienschutz 30 und ein Eingangsfilter in der Form einer Spule 32, Lin.
  • Jeder der Motorumrichter 24 umfasst einen Ausgang 34 zum Verbinden mit einem Bremswiderstand 36, R1, R2, zwei dreiphasige Ausgänge 38 zum Verbinden mit jeweils einem Antriebsmotor 40 und einem optionalen Ausgang 42 zum Verbinden mit einem Energiespeichersystem 44, das über einen Filter 46 mit den beiden Motorumrichtern 24 verbunden ist und eine Batterie 48 aufweist. Der Filter 46 umfasst weitere Spulen 50, Lesc und einen Kondensator 51, Cesc. Die Bremswiderstände 36 können in einem eigenen Gehäuse 52 außerhalb des Umrichtergehäuses 12 angeordnet sein.
  • Der Hilfsumrichter 26 umfasst einen galvanisch trennenden DC-DC-Umrichter 54, der mit einem DC-AC-Umrichter 56 verbunden ist und an einem Ausgang 58 eine Hilfsspannung von 50 Hz oder 60 Hz bereitstellt.
  • Ein Innengebläse 62 und Außengebläse 64 können von dem Hilfsumrichter 26 mit Spannung versorgt werden.
  • Weiter kann der Dachumrichter 10 einen Ladeumrichter 66 aufweisen, der über den Hilfsumrichter 26 mit Spannung versorgt wird und der an einem Ausgang 68 eine Gleichspannung für beispielsweise eine weitere Fahrzeugbatterie bereitstellt.
  • Der Dachumrichter umfasst weiter eine Steuereinheit 70 für die Motorumrichter 24 und eine Steuereinheit 72 für den Hilfsumrichter 26.
  • In den 2, 3 und 4 ist der Dachumrichter 10 in Draufsicht und in einer Querschnittsansicht gezeigt.
  • Wie in der 2 gezeigt ist, ist der Dachumrichter 10 in Längsrichtung in zwei Abschnitte 74a, 74b unterteilt. Weiter ist in der 3 zu erkennen, dass das Umrichtergehäuse 12 in eine Innensektion 76 und eine Außensektion 78 unterteilt ist. Beide Sektionen 76, 78 erstrecken sich über beide Abschnitte 74a, 74b. Die Innensektion 76 ist gegenüber einer Umgebung hermetisch abgedichtet und von der Außensektion 78 umgeben.
  • Im Abschnitt 74a in der Innensektion 76 befinden sich leistungselektronische Komponenten 80 in der Form der beiden Motorumrichter 24 und die zugehörigen Sicherungen 28 und Schalter 30.
  • Im Abschnitt 74b in der Innensektion 76 befinden sich leistungselektronische Komponenten 80 in der Form der Umrichter 54, 66, 56 und die zugehörige Sicherung 28 und der zugehörige Schalter 30.
  • Im Abschnitt 74a in der Außensektion 78 befinden sich leistungselektrische Komponenten 82 in der Form zweier Spulen 32 und der Spulen 50 des Filters 46 sowie ein Außengebläse 64.
  • Im Abschnitt 74b in der Außensektion 78 befinden sich leistungselektrische Komponenten 82 in der Form einer weiteren Spule 32 sowie ein weiteres Außengebläse 64.
  • In der 2 ist weiter zu erkennen, dass sich in der Innensektion 76 im Abschnitt 74b weitere leistungselektrische Komponenten 82 befinden, wie etwa ein Transformator 84 des Umrichters 54.
  • Die 3 und 4 zeigen, dass das Umrichtergehäuse 12 an der Oberseite ein Sonnenschild 86 umfasst, der die Innensektion 76 vor Sonneneinstrahlung schützt. Das Sonnenschild kann als obere Wand der Außensektion 78 aufgefasst werden.
  • Ein Dach 88 der Innensektion 76 ist komplett von dem Sonnenschild 86 überdeckt. Zwischen dem Dach 88 und dem Sonnenschild 86 befindet sich ein Luftspalt 90. Weiter ist ein Boden 92 der Innensektion 76 von einer Bodenplatte 94 der Außensektion 78 beabstandet, so dass auch unter der Innensektion 76 ein weiterer Luftspalt 96 gebildet ist. Das Dach 88 und der Boden 92 können aus Metallblechen und/oder Metallplatten gebildet sein.
  • Der Luftspalt 90 und der Luftspalt 96 können das Umrichtergehäuse 12 über die gesamte Breite überdecken und laufen entlang der Innensektion 76 in Längsrichtung des Dachumrichters 10. Der Luftspalt 96 kann höher als der Luftspalt 90 ausgebildet sein.
  • In den 2 und 4 ist der äußere Kühlluftstrom 98 durch die Außensektion 78 abgebildet.
  • Die Außengebläse 64 erzeugen den Kühlluftstrom 98 durch die Außensektion 78. Dabei wird Kühlluft aus der Umgebung an zwei stirnseitigen Einlassöffnungen 100 in die beiden Luftspalte 90, 96 gesaugt. Der Kühlluftstrom 98 wird an der Oberseite und der Unterseite der Innensektion 76 vorbeigefördert, wobei er Wärme aus der Innensektion 76 mitnimmt. Gleichzeitig wird an der Oberseite auch Wärme durch Sonneneinstrahlung mitgenommen. Anschließend tritt der Kühlluftstrom 96, 98 in die Gebläse 64 ein und wird seitlich, wie in der 2 dargestellt, durch seitliche Auslassöffnungen 102 ausgestoßen. Vor den Auslassöffnungen 102 wird der Kühlluftstrom 98 an den leistungselektrischen Komponenten 82 bzw. den Spulen 32 vorbeigeführt, um auch diese zu kühlen.
  • Wie die 2 zeigt, befindet sich an der Stirnseite, die den Einlassöffnungen 100 gegenüberliegt, eine weitere Einlassöffnung 104, die neben einem Gebläse 64 angeordnet ist. Auch durch diese Einlassöffnung 104 wird Kühlluft angesaugt, die direkt die leistungselektronischen Komponenten 80 bzw. die Spulen 50 kühlt, um dann von einem der Gebläse 64 eingesaugt zu werden.
  • Die 3 und 4 zeigen, dass an der Oberseite der Innensektion 76 ein Wärmetauscher 106 angebracht sein kann, der den Wärmetausch vom Inneren der Innensektion 76 in den Luftspalt 90 erhöht. Dieser Wärmetauscher 106 kann beispielsweise Finnen aufweisen, die in den Luftspalt 90 und/oder den Innenraum der Innensektion 76 ragen.
  • Weiter ist zu erkennen, dass am Boden 92 der Innensektion 76 Wärmesenken 108, beispielsweise thermisch gut leitfähige Platten, angebracht sind, die direkt mit den leistungselektronischen Komponenten 80 in der Innensektion 76 thermisch verbunden sind. Der Kühlluftstrom 96 durch den unteren Luftspalt 96 kühlt die Wärmesenken 108 und damit die leistungselektronischen Komponenten 80.
  • Ein innerer Kühlluftstrom 110 ist in der 4 gezeigt. Das Innengebläse 62 erzeugt im Inneren der Innensektion eine Luftzirkulation, die an dem Dach 88 und dem Wärmetauscher 106, wenn dieser vorhanden ist, vorbeigeführt ist. Der innere Kühlluftstrom 110 verläuft in diesem Bereich in Gegenrichtung zu dem äußeren Kühlluftstrom 96 durch den Luftspalt 90.
  • Anschließend wird der innere Kühlluftstrom 110 an den leistungselektronischen Komponenten 80 und leistungselektronischen Komponenten 80 in der Innensektion 76 vorbeigeführt.
  • Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Dachumrichter
    12
    Umrichtergehäuse
    14
    Gleichspannungsnetzwerk
    16
    Oberleitung
    18
    Eingang
    20
    Trennschalter
    22
    Überspannungsschutz
    24
    Motorumrichter
    26
    Hilfsumrichter
    28
    Sicherung
    30
    Linienschutzschalter
    32
    Spule
    34
    Ausgang Bremswiderstand
    36
    Bremswiderstand
    38
    Ausgang Motor
    40
    Antriebsmotor
    42
    Ausgang Energiespeichersystem
    44
    Energiespeichersystem
    46
    Filter
    48
    Batterie
    50
    Spule
    51
    Kondensator
    52
    Gehäuse Bremswiderstand
    54
    DC-DC-Umrichter
    56
    DC-AC-Umrichter
    58
    Hiflfsausgang
    62
    Innengebläse
    64
    Außengebläse
    66
    Ladeumrichter
    68
    Ausgang
    70
    Steuereinheit
    72
    Steuereinheit
    74a
    Abschnitt
    74b
    Abschnitt
    76
    Innensektion
    78
    Außensektion
    80
    leistungselektronische Komponente
    82
    leistungselektrische Komponente
    84
    Transformator
    86
    Sonnenschild
    88
    Dach
    90
    Luftspalt
    92
    Boden
    94
    Bodenplatte
    96
    Luftspalt
    98
    äußerer Kühlluftstrom
    100
    Einlassöffnung bzw. Lufteinlass
    102
    Auslassöffnung bzw. Luftauslass
    104
    Einlassöffnung bzw. Lufteinlass
    106
    Wärmetauscher
    108
    Wärmesenke
    110
    innerer Kühlluftstrom

Claims (10)

  1. Dachumrichter (10) für ein Schienenfahrzeug, der Dachumrichter (10) umfassend: ein Umrichtergehäuse (12), das in eine Außensektion (78) und in eine hermetisch dichte Innensektion (76), die innerhalb der Außensektion (78) angeordnet ist, unterteilt ist; eine Mehrzahl von leistungselektronischen Komponenten (80), die in der Innensektion (76) angeordnet sind und die dazu ausgeführt sind, eine Eingangsspannung des Schienenfahrzeugs in eine Antriebsspannung zum Versorgen wenigstens eines Antriebsmotors (40) umzuwandeln; eine Mehrzahl von leistungselektrischen Komponenten (82), die in der Außensektion (78) angeordnet sind und die elektrisch mit den leistungselektronischen Komponenten (80) verbunden sind; ein von der Außensektion (78) bereitgestelltes Sonnenschild (86), das beabstandet zu einem Dach (88) der Innensektion (76) angeordnet ist, so dass zwischen dem Sonnenschild (86) und dem Dach (88) der Innensektion (76) ein Luftspalt (90) gebildet ist; ein in der Außensektion (78) angeordnetes Außengebläse (64), das dazu ausgeführt ist, in der Außensektion (78) einen äußeren Kühlluftstrom (98) mit Umgebungsluft zu erzeugen, wobei der äußere Kühlluftstrom (98) durch den Luftspalt (90) gefördert wird und die leistungselektrischen Komponenten (82) kühlt.
  2. Dachumrichter (10) nach Anspruch 1, weiter umfassend: ein in der Innensektion (76) angeordnetes Innengebläse (62), das dazu ausgeführt ist, innerhalb der Innensektion (76) einen inneren Kühlluftstrom (110) zu erzeugen, der die leistungselektronischen Komponenten (80) kühlt und der entlang des Dachs (88) der Innensektion (76) entgegen dem äußeren Kühlluftstrom (98) geführt wird.
  3. Dachumrichter (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Wärmetauscher (106) durch das Dach (88) der Innensektion (76) ragt, mit dem Wärme von dem inneren Kühlluftstrom (110) auf den äußeren Kühlluftstrom (98) übertragbar ist.
  4. Dachumrichter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Außensektion (78) unterhalb eines Bodens (92) der Innensektion (76) einen weiteren Luftspalt (96) bereitstellt, durch den ein weiterer Teil des äußeren Kühlluftstroms (98) geführt ist.
  5. Dachumrichter (10) nach Anspruch 4, wobei die Innensektion (76) an dem Boden (92) wenigstens eine Wärmesenke (108) bereitstellt, die mit den leistungselektronischen Komponenten (80) thermisch verbunden ist.
  6. Dachumrichter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Außengebläse (64) stromabwärts des Luftspalts (90) angeordnet ist, der zwischen dem Sonnenschild (86) und dem Dach (88) der Innensektion (76) vorhanden ist; wobei zumindest ein Teil der leistungselektrischen Komponenten (82) stromabwärts des Außengebläses (64) angeordnet ist.
  7. Dachumrichter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der äußere Kühlluftstrom (98) an wenigstens einem stirnseitigen Lufteinlass (100) in die Außensektion (78) gesaugt wird, an der Innensektion (76) vorbeigefördert wird und bei einem gegenüberliegenden Ende der Außensektion (78), in dem das Außengebläse (64) und die leistungselektrischen Komponenten (82) angeordnet sind, durch zwei seitliche Luftauslässe (102) ausgeblasen.
  8. Dachumrichter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Außensektion (78) an dem Ende, in dem das Außengebläse (64) und die leistungselektrischen Komponenten (82) angeordnet sind, einen weiteren stirnseitigen Lufteinlass (104) aufweist, durch das das Außengebläse (64) Umgebungsluft ansaugt und durch einen Teil der leistungselektrischen Komponenten (82, 50) fördert.
  9. Dachumrichter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Außensektion (78) in einer Längsrichtung in zwei Abschnitte (74a, 74b) unterteilt ist, in denen jeweils ein Außengebläse (64) angeordnet ist.
  10. Dachumrichter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die leistungselektronischen Komponenten (80) einen auf Leistungshalbleitern basierenden Umrichter (24, 26, 66) umfassen; wobei die leistungselektrischen Komponenten Spulen (32, 50) umfassen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3989688B1 (de) 2020-10-20 2023-03-29 ALSTOM Transport Technologies Dachbox, mit einer solchen dachbox ausgestattetes fahrzeug und entsprechendes herstellungsverfahren

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