EP4662986A1 - Invertereinrichtung für eine elektrische achse eines kraftfahrzeugs sowie elektrische achse - Google Patents

Invertereinrichtung für eine elektrische achse eines kraftfahrzeugs sowie elektrische achse

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EP4662986A1
EP4662986A1 EP24703684.1A EP24703684A EP4662986A1 EP 4662986 A1 EP4662986 A1 EP 4662986A1 EP 24703684 A EP24703684 A EP 24703684A EP 4662986 A1 EP4662986 A1 EP 4662986A1
Authority
EP
European Patent Office
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inverter device
cooling
inverters
common
capacitor
Prior art date
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Pending
Application number
EP24703684.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Julian Körner
Thorsten Rittgerott
Eduard Enderle
Sebastian Jackstädt
Nicolai Gramann
Mihai Cretu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4662986A1 publication Critical patent/EP4662986A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Definitions

  • Inverter device for an electric axle of a motor vehicle and electric axle
  • the invention relates to an inverter device for an electric axle of a motor vehicle, comprising two separate electrical machines to be operated via the inverter device.
  • Electrically powered motor vehicles have at least one electric axle into which two separate electric machines are integrated, each of which drives a wheel.
  • Each electric machine is assigned an inverter device, which has at least one inverter, i.e. a corresponding semiconductor power module, a control device, a capacitor and an EMC filter.
  • the corresponding components are arranged in a housing, with a corresponding cooling device often also being provided on the housing side. This design can lead to problems integrating the inverter devices into the axle.
  • the invention is based on the problem of specifying an inverter device which is improved compared to the above.
  • the invention provides that the inverter device has two separate inverters, to which a common control device as well as a common capacitor and a common EMC filter are assigned, wherein the inverters, the control device, the capacitor and the EMC filter are accommodated in a common housing.
  • a double inverter which has two separate inverters, i.e. two separate semiconductor power modules, with an electrical machine being operated via one power module each.
  • a common control device is assigned to the two inverters, i.e. Control device controls both inverters, i.e. both power modules, accordingly.
  • only one common capacitor is assigned, which is connected to both inverters, for which corresponding busbars are used.
  • the capacitor is somewhat larger than in the previously known design with separate inverter devices, but only one common component is provided here too.
  • the EMC filter which is also assigned to both inverters, so here too only one component is provided.
  • An expedient further development provides that only one common cooling device is provided, via which at least the two inverters are cooled together. While in the prior art, with separate inverter devices in an electrical axis, each inverter device has a separate cooling device in order to cool at least the inverters that heat up considerably during operation, i.e. the semiconductor power modules, according to the invention only one common cooling device is provided in the common housing, via which both inverters are cooled. This also results in a considerable simplification, since this cooling device It is also much easier to integrate one cooling system into a corresponding cooling circuit than two separate cooling systems in the state of the art.
  • the cooling device preferably has a first plate-shaped cooling element to which the two inverters, and possibly the control device, are coupled in a heat-conducting manner.
  • This plate-shaped cooling element makes it easy to achieve a large-area heat-conducting or thermal coupling of the two inverters.
  • These can, for example, be arranged or attached directly to the plate-shaped cooling element on both sides of the latter, thus resulting in a type of sandwich arrangement with the two inverters and the plate-shaped cooling element arranged between them. This allows an optimal heat-conducting coupling to be achieved on the one hand, and on the other hand both inverters can be cooled synchronously in a simple manner, which also results in a very compact arrangement.
  • the cooling device is additionally provided with a second plate-shaped cooling element, to which at least the capacitor, and possibly also the EMC filter, is coupled in a heat-conducting manner.
  • a second plate-shaped cooling element Via this second plate-shaped cooling element, a corresponding direct cooling of the capacitor is possible, and, if necessary, also of the EMC filter.
  • a plate-shaped cooling element is used, to which the capacitor is attached in a heat-conducting manner, so that here too, similar to the inverters, the best possible heat transport from the capacitor to the cooling element is possible.
  • a coolant flows through the first plate-shaped cooling element, so it is integrated into a corresponding cooling circuit.
  • a second plate-shaped cooling element is used for additional condenser cooling, this is also expediently flowed through by a cooling fluid.
  • Both cooling elements are preferably integrated into a common coolant circuit, so that the coolant first circulates through one cooling element and then through the other, dissipating the heat.
  • the two cooling elements are preferably arranged directly downstream of one another, which means that there is a fluid-conducting connection between the first and second cooling elements. This is ultimately possible without any problems, as both are accommodated in the common housing as described and, in order to achieve the greatest possible compactness, are also arranged closely adjacent to one another.
  • the first cooling element itself with which the two inverters are coupled, is mechanically fastened in the housing and simultaneously serves as a carrier for the two inverters arranged on either side thereof.
  • the cooling element thus has a dual function: on the one hand, its original cooling function, but on the other hand, it also functions as a carrier, i.e. a holding element for the two inverters, which are attached to it with suitable fastening devices.
  • a contact interface that is as flat as possible is preferred for the best possible heat transfer.
  • the EMC filter itself is preferably shielded in a separate housing part, i.e. in a separate EMC chamber, and can be separated from the other components and shielded accordingly.
  • the invention further relates to an electric axle for a motor vehicle, comprising two separate electric machines and an inverter device of the type described above, preferably arranged between them.
  • an electric axle for a motor vehicle comprising two separate electric machines and an inverter device of the type described above, preferably arranged between them.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an electric axle according to the invention comprising an inverter device according to the invention
  • Figure 2 shows a schematic diagram of an inverter device according to the invention.
  • FIG 1 shows an electric axle 1 according to the invention in the form of a partial view as a schematic representation.
  • the electric axle comprises two separate electric machines 2, 3, each of which is followed by a transmission 4, 5 that works on a corresponding output axle 6, 7, which in turn runs to corresponding wheels to be driven.
  • An inverter device 8 according to the invention is arranged between the two electric machines 2, 3, which is described in more detail below with reference to Figure 2.
  • the common inverter device 8 serves both electric machines 2, 3, i.e. controls them or supplies them with power or passes on any recuperated power.
  • the common inverter device 8 is shown in more detail in the form of a schematic diagram in Figure 2. It comprises a housing 9 in which two inverters 10, 11 are accommodated. An inverter 10, 11 is assigned to each electrical machine 2, 3.
  • Both inverters 10, 11 are assigned a common control device 12, via which they are controlled separately.
  • a common capacitor 13 is provided in the housing 9, which is electrically connected to both inverters 10, 11, for which purpose suitable busbars 14, 15 are provided, which can be designed, for example, one above the other, i.e. as a laminate.
  • the electrical connection can be made, for example, by laser welding and similar.
  • the capacitor is dimensioned accordingly, since it is assigned to both inverters 10, 11.
  • an EMC filter 16 is provided, which is accommodated in a separate housing compartment 17 and is appropriately shielded.
  • a common cooling device 18 comprising a plate-shaped cooling element 19 through which a cooling fluid 20 flows, i.e. the cooling element 19 is integrated into a cooling circuit.
  • a system that is as flat as possible is preferred.
  • a second plate-shaped cooling element 22 is provided, on which at least the condenser 13 is arranged in heat-conducting contact. This is because heat is also generated at the condenser 13 and must be dissipated.
  • the cooling fluid 20 also flows through the cooling element 22, with the two cooling elements 19, 22 being connected to one another via a connecting line 23, so that they are consequently fluidically coupled to one another and both are integrated into a common circuit.
  • the cooling fluid therefore flows via a supply line, for example first into the first cooling device 19 and from there via the connecting line 23 into the second cooling device 22 and from there into a discharge line and back into the circuit.
  • the supply and discharge lines are connected via corresponding housing openings. into the housing and connected in a suitable manner to the cooling elements 19, 22. This enables efficient active heat dissipation.
  • FIG. 2 shows the optional possibility of the second cooling element 22 also extending into the second housing section 17, so that cooling of the EMC filter 16 is also possible if necessary.
  • the EMC filter 16 would also be coupled to the cooling element 22 in a heat-conducting manner.
  • this is not mandatory; the cooling element 22 can also serve exclusively to cool the capacitor and be connected only to the capacitor 13.
  • control device 16 it would also be conceivable to couple the control device 16 to the first cooling element 18 in a heat-conducting manner, so that any heat generated at the control device 12 can also be dissipated.
  • the housing itself can, for example, consist of two separate housing halves into which the corresponding components are installed, after which the two housing halves are closed in a media-tight manner to form a sealed housing 9.
  • the housing can also be made up of several parts, but it is always media-tight when closed in order to prevent moisture from penetrating.
  • the inverter device 8 is therefore a very compact component that is able to operate both electrical machines 2, 3. Only two separate inverters 10, 11, each of which is assigned to an electrical machine 2, 3, are to be provided as double components. All other components, namely the common control device 12, the common capacitor 13 and the common EMC filter 16, are only to be provided as individual components, in sufficient Dimensioning and design, they serve both inverters 10, 11 together. Since the components serving both electrical machines are also accommodated in a single, common housing 9, the inverter device 8 can therefore be arranged without problems even in small installation spaces.

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Abstract

Invertereinrichtung für eine elektrische Achse (1) eines Kraftfahrzeugs umfassend zwei über die Invertereinrichtung (8) zu betreibende, separate elektrische Maschinen (2, 3), wobei die Invertereinrichtung (8) zwei separate Inverter (10, 11) aufweist, denen eine gemeinsame Steuerungseinrichtung (12) sowie ein gemeinsamer Kondensator (13) und ein gemeinsames EMV-Filter (16) zugeordnet sind, wobei die Inverter (10, 11), die Steuerungseinrichtung (12), der Kondensator (13) und das EMV-Filter (16) in einem gemeinsamen Gehäuse (9) aufgenommen sind.

Description

Invertereinrichtunq für eine elektrische Achse eines Kraftfahrzeugs sowie elektrische Achse
Die Erfindung betrifft eine Invertereinrichtung für eine elektrische Achse eines Kraftfahrzeugs, umfassend zwei über die Invertereinrichtung zu betreibende, separate elektrische Maschinen.
Elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge verfügen über wenigstens eine elektrische Achse, in die zwei separate elektrische Maschinen integriert sind, die jeweils ein Rad antreiben. Jeder elektrischen Maschine ist eine Invertereinrichtung zugeordnet, die jeweils zumindest einen Inverter, also ein entsprechendes Halbleiter-Leistungsmodul, eine Steuerungseinrichtung, einen Kondensator und ein EMV-Filter aufweist. Die entsprechenden Baugruppen sind in einem Gehäuse angeordnet, wobei gehäuseseitig häufig auch noch eine entsprechende Kühleinrichtung vorgesehen ist. Diese Ausgestaltung kann zu Integrationsproblemen der Invertereinrichtungen in die Achse führen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Invertereinrichtung anzugeben.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Invertereinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Invertereinrichtung zwei separate Inverter aufweist, denen eine gemeinsame Steuerungseinrichtung sowie ein gemeinsamer Kondensator und ein gemeinsames EMV-Filter zugeordnet sind, wobei die Inverter, die Steuerungseinrichtung, der Kondensator und das EMV-Filter in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen sind.
Erfindungsgemäß wird ein Doppelinverter vorgeschlagen, der zwar zwei separate Inverter, also zwei separate Halbleiter-Leistungsmodule aufweist, wobei über jeweils ein Leistungsmodul eine elektrische Maschine betrieben wird. Den beiden Invertern jedoch ist eine gemeinsame Steuerungseinrichtung zugeordnet, das heißt, dass eine Steuerungseinrichtung beide Inverter, also beide Leistungsmodule, entsprechend steuert. Ebenfalls ist auch nur ein gemeinsamer Kondensator zugeordnet, der mit beiden Invertern verbunden ist, wozu entsprechende Stromschienen dienen. Der Kondensator ist zwar etwas größer auszulegen als bei der bisher bekannten Ausgestaltung mit separaten Invertereinrichtungen, gleichwohl ist auch hier für nur ein gemeinsames Bauteil vorzusehen. Gleiches gilt für das EMV-Filter, das ebenfalls beiden Invertern zugeordnet ist, auch hier ist also nur ein Bauteil vorzusehen.
Sämtliche Bauteile beziehungsweise Baugruppen sind in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen, das letztlich nur unwesentlich größer zu dimensionieren ist als bei bisher bekannten Ausgestaltungen mit separaten Invertereinrichtungen. Letztlich muss das Gehäuse lediglich einen zusätzlichen Inverter sowie den etwas größer dimensionierten Kondensator und gegebenenfalls auch das etwas größer ausgelegte EMV-Filter aufnehmen. Dies führt jedoch nicht zu einer nennenswerten Gehäusevergrößerung, so dass sich insgesamt eine sehr kompakte Invertereinrichtung ergibt, die weit weniger Bauraum benötigt als zwei separate, jeweils einer elektrischen Maschine zugeordnete Invertereinrichtungen. Einerseits kann hierüber Bauraum eingespart werden beziehungsweise ist die Integration einer elektrischen Achse auch bei entsprechend geringem Bauraum möglich. Andererseits ist auch die Montage vereinfacht, nachdem nur eine gemeinsame Invertereinrichtung achsseitig zu integrieren ist. Diese Integration erfolgt in der Achse mittig zwischen den beiden elektrischen Maschinen, die quasi unmittelbar an die zentral angeordnete Invertereinrichtung, in Achsrichtung gesehen, beidseits anschließen.
Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, dass auch nur eine gemeinsame Kühleinrichtung vorgesehen ist, über die zumindest die beiden Inverter gemeinsam gekühlt werden. Während im Stand der Technik bei separaten Invertereinrichtungen in einer elektrischen Achse jede Invertereinrichtung eine separate Kühleinrichtung aufweist, um zumindest die sich im Betrieb stark erwärmenden Inverter, also die Halbleiter- Leistungsmodule zu kühlen, ist erfindungsgemäß im gemeinsamen Gehäuse nur eine gemeinsame Kühleinrichtung vorgesehen, über die beide Inverter gekühlt werden. Auch hier ist folglich eine beachtliche Vereinfachung gegeben, da diese Kühleinrich- tung auch wesentlich einfacher in einen entsprechenden Kühlkreislauf zu integrieren ist als zwei separate Kühleinrichtungen im Stand der Technik.
Bevorzugt weist die Kühleinrichtung ein erstes plattenförmiges Kühlelement auf, mit dem die beiden Inverter, und gegebenenfalls die Steuerungseinrichtung, wärmeleitend gekoppelt sind. Über dieses plattenförmige Kühlelement ist auf einfache Weise eine großflächige wärmeleitende respektive thermische Kopplung der beiden Inverter möglich. Diese können beispielsweise beidseits des plattenförmigen Kühlelements direkt an diesem angeordnet respektive daran befestigt sein, so dass sich mithin eine Art Sandwich-Anordnung ergibt, mit den beiden Invertern und dem zwischen ihnen angeordneten plattenförmigen Kühlelement. Hierüber kann einerseits eine optimale wärmeleitende Kopplung erreicht werden, andererseits können so auf einfache Weise beide Inverter synchron gekühlt werden, wie sich auch eine sehr kompakte Anordnung ergibt.
Dabei ist es auch denkbar, das Kühlelement zusätzlich mit dem Kondensator wärmeleitend zu koppeln. Auch der Kondensator erwärmt sich im Betrieb. Wird nun der Kondensator bauraumoptimiert eng benachbart zur ersten Kühleinrichtung angeordnet, und mit dieser wärmeleitend gekoppelt, kann auch die kondensatorseitig anfallende Wärme über die erste Kühleinrichtung aufgenommen und abgeführt werden.
Weiterhin ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung denkbar, dass die Kühleinrichtung zusätzlich ein zweites plattenförmiges Kühlelement, mit dem zumindest der Kondensator, gegebenenfalls auch das EMV-Filter, wärmeleitend gekoppelt ist, vorgesehen ist. Über dieses zweite plattenförmige Kühlelement ist eine entsprechende direkte Kühlung des Kondensators möglich, und, sofern erforderlich, gegebenenfalls auch des EMV-Filters. Wiederum kommt ein plattenförmiges Kühlelement zum Einsatz, an dem flächig aufsitzend der Kondensator wärmeleitend befestigt ist, so dass auch hier, ähnlich bei den Invertern, ein bestmöglicher Wärmetransport vom Kondensator zum Kühlelement möglich ist. Das erste plattenförmige Kühlelement ist von einem Kühlmittel durchströmt, es ist also in einen entsprechenden Kühlkreislauf eingebunden. Kommt ein zweites plattenförmiges Kühlelement zur zusätzlichen Kondensatorkühlung zum Einsatz, so ist zweckmäßigerweise auch dieses von einem Kühlfluid durchströmt. Dabei sind bevorzugt beide Kühlelement in einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf eingebunden, so dass das Kühlmittel zunächst durch das eine und sodann durch das andere Kühlelement zirkuliert und die Wärme abführt.
Dabei sind bevorzugt die beiden Kühlelemente einander direkt nachgeschaltet, das heißt, dass eine fluidleitende Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlelement gegeben ist. Dies ist letztlich problemlos möglich, als beiden wie beschrieben in dem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen sind und, zur Erzielung einer möglichst hohen Kompaktheit, auch eng benachbart zueinander angeordnet sind.
Das erste Kühlelement selbst, mit dem die beiden Inverter gekoppelt sind, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung im Gehäuse mechanisch befestigt und dient gleichzeitig als Träger für die beiden beidseits daran angeordneten Inverter.
Dem Kühlelement kommt also quasi eine Doppelfunktion zu, einerseits seine originäre Kühlfunktion, andererseits aber auch die eines Trägers, also eines Haltelements für die beiden Inverter, die mit geeigneten Befestigungsmitteln daran befestigt sind. Eine möglichst flächige Kontaktschnittstelle wird für einen bestmöglichen Wärmetransport bevorzugt.
Das EMV-Filter selbst ist bevorzugt in einem separaten Gehäuseteil geschirmt aufgenommen, also quasi in einer separaten EMV-Kammer und kann hierüber von den anderen Bauteilen entsprechend getrennt und auch entsprechend geschirmt werden.
Neben der Invertereinrichtung selbst betrifft die Erfindung ferner eine elektrische Achse für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei separate elektrische Maschine sowie eine bevorzugt zwischen diesen angeordnete Invertereinrichtung der vorstehend beschriebenen Art. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Achse umfassend eine erfindungsgemäße Invertereinrichtung, und
Figur 2 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Invertereinrichtung.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Achse 1 in Form einer Teilansicht als Prinzipdarstellung. Die elektrische Achse umfasst zwei separate elektrischen Maschinen 2, 3, denen jeweils ein Getriebe 4, 5 nachgeschaltet ist, das auf eine entsprechende Abtriebsachse 6, 7 arbeitet, die wiederum zu entsprechenden anzutreibenden Rädern läuft. Zwischen den beiden elektrischen Maschinen 2, 3 ist eine erfindungsgemäße Invertereinrichtung 8 angeordnet, die nachfolgend in Bezug auf Figur 2 näher beschrieben wird. Die gemeinsame Invertereinrichtung 8 bedient beide elektrischen Maschinen 2, 3, steuert diese also respektive versorgt sie mit Strom oder führt etwaigen rekuperierten Strom weiter.
Die gemeinsame Invertereinrichtung 8 ist in Form einer Prinzipdarstellung detaillierter in Figur 2 gezeigt. Sie umfasst ein Gehäuse 9, in dem zwei Inverter 10, 11 aufgenommen sind. Ein Inverter 10, 11 ist jeweils einer elektrischen Maschine 2, 3 zugeordnet.
Beiden Invertern 10, 11 ist eine gemeinsame Steuerungseinrichtung 12 zugeordnet, über die sie separat gesteuert werden.
Weiterhin ist im Gehäuse 9 ein gemeinsamer Kondensator 13 vorgesehen, der mit beiden Invertern 10, 11 elektrisch verbunden ist, wozu geeignete Stromschienen 14, 15 vorgesehen sind, die beispielsweise übereinanderliegend, also als Laminat, ausgeführt werden können. Die elektrische Verbindung kann beispielsweise durch Laser- schweißen und Ähnliches erfolgen. Der Kondensator ist entsprechend dimensioniert, da er beiden Invertern 10, 11 zugeordnet ist.
Vorgesehen ist des Weiteren ein EMV-Filter 16, das hier in einem separaten Gehäuseabteil 17 aufgenommen und entsprechend geschirmt ist.
Im Betrieb der Invertereinrichtung 8 fällt Wärme an, die abzuführen ist. Dies gilt insbesondere bezüglich der beiden Inverter 10, 11 , die als Halbleiter-Leistungsmodule ausgeführt sind und sich je nach Beanspruchung entsprechend erwärmen. Hierzu ist eine gemeinsame Kühleinrichtung 18 vorgesehen, umfassend ein plattenförmiges Kühlelement 19, durch das ein Kühlfluid 20 strömt, das heißt, dass das Kühlelement 19 in einem Kühlkreislauf eingebunden ist. Das Kühlelement 19, das über geeignete Befestigungsmittel 21 im Gehäuse befestigt ist, dient gleichzeitig als Träger für die beiden Inverter 10, 11 , die an den beiden Seiten des plattenförmigen Kühlelements 19 in bestmöglichem wärmeleitfähigem Kontakt angeordnet und dort befestigt sind. Eine möglichst flächige Anlage ist bevorzugt. Es ist folglich eine Art Sandwich-Anordnung gegeben, bestehend aus den beiden Invertern 10, 11 sowie dem dazwischen liegenden plattenförmigen Kühlelement 19. Etwaige anfallende Wärme gelangt von den Invertern 10, 11 zum Kühlelement 19 und wird über das zirkulierende Kühlfluid 20 abgeführt.
Ferner ist als Teil er Kühleinrichtung 18 ein zweites plattenförmiges Kühlelement 22 vorgesehen, auf dem in wärmeleitendem Kontakt zumindest der Kondensator 13 angeordnet ist. Denn auch am Kondensator 13 fällt Wärme an, die abzuführen ist. Auch das Kühlelement 22 ist von dem Kühlfluid 20 durchströmt, wobei die beiden Kühlelement 19, 22 über eine Verbindungsleitung 23 miteinander verbunden sind, so dass sie folglich fluidisch miteinander gekoppelt sind und beide in einem gemeinsamen Kreislauf eingebunden sind. Das Kühlfluid strömt also über eine Zuführleitung beispielsweise zuerst in die erste Kühleinrichtung 19 und von dieser über die Verbindungsleitung 23 in die zweite Kühleinrichtung 22 und von dort in eine Abführleitung wieder zurück in den Kreislauf. Die Zu- und die Abführleitung sind über entsprechende Gehäuseöff- nungen in das Gehäuse geführt und in geeigneter Weise an die Kühlelemente 19, 22 angeschlossen. Hierüber kann folglich eine effiziente aktive Wärmeabfuhr erfolgen.
In Figur 2 ist optional die Möglichkeit gezeigt, dass sich das zweite Kühlelement 22 auch in das zweite Gehäuseabteilung 17 erstreckt, so dass auch eine Kühlung des EMV-Filters 16, sofern erforderlich, möglich ist. Auch das EMV-Filter 16 wäre also wärmeleitend mit dem Kühlelement 22 gekoppelt. Dies ist jedoch nicht zwingend, das Kühlelement 22 kann auch ausschließlich der Kondensatorkühlung dienen und nur mit dem Kondensator 13 verbunden sein.
Denkbar wäre es auch, die Steuerungseinrichtung 16 wärmeleitend mit dem ersten Kühlelement 18 zu koppeln, so dass auch etwaige an der Steuerungseinrichtung 12 anfallende Wärme abgeführt werden kann.
Ebenso wäre es denkbar, den Kondensator 13 bei unmittelbar benachbarter Anordnung zum ersten Kühlelement ebenfalls mit diesem wärmeleitend zu kontaktieren, so dass am Kondensator 13 anfallende Wärme nicht nur über das zweite Kühlelement 22, sondern zusätzlich auch noch über das erste Kühlelement 19 abgeführt werden kann.
Das Gehäuse selbst kann z.B. aus zwei separaten Gehäusehälften bestehen, in die die entsprechenden Bauteile eingebaut werden, wonach zur Bildung eines dichten Gehäuses 9 die beiden Gehäusehälften mediendicht geschlossen werden. Natürlich kann das Gehäuse auch mehrteilig sein, jedoch ist es im geschlossenen Zustand stets mediendicht, um ein Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern.
Die erfindungsgemäße Invertereinrichtung 8 ist folglich ein sehr kompaktes Bauteil, das in der Lage ist, beide elektrischen Maschinen 2, 3 zu bedienen. Lediglich zwei separate Inverter 10, 11 , von denen je einer einer elektrischen Maschine 2, 3 zugeordnet ist, sind quasi als doppelte Bauteile vorzusehen. Alle anderen Bauteile, nämlich die gemeinsamem Steuerungseinrichtung 12, der gemeinsame Kondensator 13 sowie das gemeinsame EMV-Filter 16 sind lediglich als einzelne Bauteile, in hinreichender Dimensionierung und Auslegung, vorzusehen, sie bedienen beide Inverter 10, 11 gemeinsam. Da die beide elektrische Maschinen bedienenden Bauteile auch in einem einzelnen, gemeinsamen Gehäuse 9 aufgenommen ist, kann die Invertereinrichtung 8 folglich ohne Probleme auch bei geringem Bauraum angeordnet werden. Denn es sind, wie im Stand der Technik, keine zwei separaten Invertereinrichtungen respektive entsprechend dimensionierte Gehäuse achsseitig zu verbauen sind, sondern nur eine gemeinsame bzw. zentrale Invertereinrichtung 8, die, wie in Figur 1 gezeigt, mittig zwischen den beiden elektrischen Maschinen 2, 3 positioniert werden kann.
Bezuqszeichenliste elektrische Achse elektrische Maschine elektrische Maschine Getriebe Getriebe Abtriebsachse Abtriebsachse Invertereinrichtung Gehäuse Inverter Inverter Steuerungseinrichtung Kondensator Stromschiene Stromschiene EMV-Filter Gehäuseabteil Kühleinrichtung Kühlelement Kühlfluid Befestigungsmittel Kühlelement Verbindungsleitung

Claims

Patentansprüche
1 . Invertereinrichtung für eine elektrische Achse (1 ) eines Kraftfahrzeugs umfassend zwei über die Invertereinrichtung (8) zu betreibende, separate elektrische Maschinen (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass die Invertereinrichtung (8) zwei separate Inverter (10, 11 ) aufweist, denen eine gemeinsame Steuerungseinrichtung (12) sowie ein gemeinsamer Kondensator (13) und ein gemeinsames EMV- Filter (16) zugeordnet sind, wobei die Inverter (10, 11 ), die Steuerungseinrichtung (12), der Kondensator (13) und das EMV-Filter (16) in einem gemeinsamen Gehäuse (9) aufgenommen sind.
2. Invertereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Kühleinrichtung (18) vorgesehen ist, über die zumindest die beiden Inverter (10, 11 ) gemeinsam gekühlt werden.
3. Invertereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (18) ein erstes plattenförmiges Kühlelement (19) aufweist, mit dem die beiden Inverter (10, 11 ), und gegebenenfalls die Steuerungseinrichtung (12) wärmeleitend gekoppelt sind.
4. Invertereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kühlelement (19) zusätzlich auch mit dem Kondensator (13) wärmeleitend gekoppelt ist.
5. Invertereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (18) ein zweites plattenförmiges Kühlelement (19), mit dem zumindest der Kondensator (13), gegebenenfalls auch das EMV-Filter (16), wärmeleitend gekoppelt ist, aufweist.
6. Invertereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kühlelemente (19, 22) von einem Kühlfluid (20) durchströmt und in einem gemeinsamen Strömungskreislauf eingebunden sind.
7. Invertereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kühlelemente (19, 22) einander direkt nachgeschaltet sind.
8. Invertereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kühlelement (19) im Gehäuse (9) mechanisch befestigt ist und gleichzeitig als Träger für die beiden beidseits daran angeordneten Inverter (10, 11 ) dient.
9. Invertereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das EMV-Filter 816) in einem separaten Gehäuseabteil (17) geschirmt aufgenommen ist.
10. Elektrische Achse für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei separate elektrische Maschinen (2, 3) sowie eine Invertereinrichtung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
EP24703684.1A 2023-02-09 2024-01-29 Invertereinrichtung für eine elektrische achse eines kraftfahrzeugs sowie elektrische achse Pending EP4662986A1 (de)

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