DE102019133952A1 - Leistungselektronisches System mit einem Gehäuse, einer Kühleinrichtung, einem Leistungshalbleitermodul und einer Kondensatoreinrichtung - Google Patents
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Abstract
Vorgestellt wird ein leistungselektronisches System mit einem Gehäuse, mit einer Kühleinrichtung, mit einem Leistungshalbleitermodul und mit einer Kondensatoreinrichtung, wobei die Kühleinrichtung eine erste und eine zweite Hauptfläche aufweist, wobei auf der ersten Hauptfläche das Leistungshalbleitermodul angeordnet ist und in thermisch leitendem Kontakt mit der Kühleinrichtung steht und auf der zweiten Hauptfläche die Kondensatoreinrichtung angeordnet ist und in thermisch leitendem Kontakt mit der Kühleinrichtung steht, wobei eine Gleichstromanschlusseinrichtung, bevorzugt alle Gleichstromanschlusseinrichtungen, mit einem Gleichstrommodulanschluss des Leistungshalbleitermoduls verbunden ist und einen ersten Kühlabschnitt aufweist, der mit der Kühleinrichtung in thermisch leitendem Kontakt steht.
Description
- Die Erfindung betrifft ein leistungselektronisches System mit einem Gehäuse, mit einer Kühleinrichtung, mit einem Leistungshalbleitermodul und mit einer Kondensatoreinrichtung, wobei die Kühleinrichtung eine erste und eine zweite Hauptfläche aufweist, wobei auf der ersten Hauptfläche das Leistungshalbleitermodul angeordnet ist und in thermisch leitendem Kontakt mit der Kühleinrichtung steht und auf der zweiten Hauptfläche die Kondensatoreinrichtung angeordnet ist.
- Die
DE 10 2015 113 873 A1 offenbart als Stand der Technik ein leistungselektronisches System, das mit einem Gehäuse und mit einer darin angeordneten Kondensatoreinrichtung ausgebildet ist, wobei das Gehäuse eine im Inneren angeordnete Kühlfläche aufweist, die dazu ausgebildet ist mittels einer im Gehäuse integrierten oder externen Kühleinrichtung gekühlt zu werden und wobei die Kondensatoreinrichtung einen Kondensator mit je einer Kontakteinrichtung erster und zweiter Polarität und eine Kondensatorverschienung aufweist. Diese Kondensatorverschienung weist einen ersten flächigen Metallformkörper und einen zweiten flächigen Metallformkörper auf, wobei der erste flächige Metallformkörper mit der ersten Kontakteinrichtung erster Polarität und der zweite flächige Metallformkörper mit der zweiten Kontakteinrichtung zweiter Polarität elektrisch leitend verbunden sind. Weiterhin weist ein erster Abschnitt des ersten Metallformkörpers einen ersten Unterabschnitt auf, der parallel zu und beabstandet von der Kühlfläche angeordnet ist und einen zweiten Unterabschnitt aufweist, der mit der Kühlfläche in thermischem Kontakt steht, wobei beide Unterabschnitte durch einen Zwischenabschnitt miteinander verbunden sind. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Kühlung des Systems und insbesondere einzelner Komponenten zu verbessern.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein leistungselektronisches System mit einem Gehäuse, mit einer Kühleinrichtung, mit einem Leistungshalbleitermodul und mit einer Kondensatoreinrichtung, wobei die Kühleinrichtung eine erste und eine zweite Hauptfläche aufweist, wobei auf der ersten Hauptfläche das Leistungshalbleitermodul angeordnet ist und in thermisch leitendem Kontakt mit der Kühleinrichtung steht und auf der zweiten Hauptfläche die Kondensatoreinrichtung angeordnet ist und in thermisch leitendem Kontakt mit der Kühleinrichtung steht, wobei eine Gleichstromanschlusseinrichtung, bevorzugt alle Gleichstromanschlusseinrichtungen, mit einem Gleichstrommodulanschluss des Leistungshalbleitermoduls verbunden ist und einen ersten Kühlabschnitt aufweist, der mit der Kühleinrichtung in thermisch leitendem Kontakt steht. Hierbei ist die Lage der ersten und zweiten Hauptfläche zueinander grundsätzlich beliebig.
- Es kann vorteilhaft sein, wenn eine Wechselstromanschlusseinrichtung, bevorzugt alle Wechselstromanschlusseinrichtungen, mit einem Wechselstrommodulanschluss des Leistungshalbleitermoduls verbunden ist und einen zweiten Kühlabschnitt aufweist, der mit der Kühleinrichtung in thermisch leitendem Kontakt steht.
- Es ist insbesondere bevorzugt, wenn eine Kondensatoranschlusseinrichtung, bevorzugt alle Kondensatoranschlusseinrichtungen, der Kondensatoreinrichtung einen dritten Kühlabschnitt aufweist, der mit der Kühleinrichtung in thermisch leitendem Kontakt steht.
- Grundsätzlich ist es bevorzugt, aber nicht notwendig, wenn die Kühleinrichtung als Flüssigkeitskühleinrichtung mit einer Zu- und einer Ablaufeinrichtung ausgebildet ist, die in einem Abschnitt mit Ausnehmungen des Gehäuses zusammenwirken und somit dort Flüssigkeitsanschlusseinrichtungen ausbilden.
- Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die Kühleinrichtung 3 mehrstückig mit dem Gehäuse 2 ausgebildet ist, und beide somit gesonderte Baugruppen ausbilden, die zusammenwirken, allerdings aus mehreren Teilen bestehen. In anderen Worten ist die Kühleinrichtung nicht integraler Teil des Gehäuses.
- Es kann auch vorteilhaft sein, wenn die Kühleinrichtung vollständig im Innenraum des Gehäuses angeordnet und von diesem somit umschlossen ist.
- Vorteilhaft ist es zudem, wenn die erste und zweite Hauptfläche der Kühleinrichtung einander gegenüberliegend oder einen Winkel, vorzugsweise einen rechten Winkel, miteinander einschließend angeordnet sind.
- Es kann vorteilhaft sein, wenn die Gleichstromanschlusseinrichtung mindestens eine flächige Gleichstromschiene umfasst, und wobei die Länge des ersten Kühlabschnitts mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 50% der Länge der des stromführenden Teils der Gleichstromschiene beträgt.
- Hierbei ist es jeweils vorteilhaft, wenn der jeweilige Kühlabschnitt, oder die jeweiligen Kühlabschnitte, auf der ersten oder zweiten Hauptfläche oder auf einer Nebenfläche der Kühleinrichtung angeordnet ist.
- Es kann vorteilhaft sein, wenn die Wechselstromanschlusseinrichtung mindestens eine flächige Wechselstromschiene umfasst, und wobei die Länge des zweiten Kühlabschnitts mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 50% der Länge des stromführenden Teils der Wechselstromschiene beträgt.
- Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn die Gleichstromanschlusseinrichtung niederinduktiv mit der Kondensatoranschlusseinrichtung der Kondensatoreinrichtung verbunden ist.
- Es kann entgegen den fachüblichen Ausführungen vorteilhaft sein, wenn die Kühleinrichtung eine Durchströmungsrichtung aufweist und in dieser Durchströmungsrichtung die Kondensatoreinrichtung vor dem Leistungshalbleitermodul gekühlt wird. Alternativ kann es vorteilhaft sein, wenn die Kühleinrichtung eine Durchströmungsrichtung aufweist und in dieser Durchströmungsrichtung die Kondensatoreinrichtung gleichzeitig mit dem Leistungshalbleitermodul gekühlt wird.
- Insbesondere kann es bevorzugt sein, wenn die Kühleinrichtung eine Mehrzahl von Durchströmungsteilkanälen aufweist und in mindestens einem dieser Durchströmungsteilkanäle ein regelbares Ventil angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, abhängig von mindestens einem der Parameter Temperatur des Leistungshalbleitermoduls oder Temperatur der Kondensatoreinrichtung, die Durchflussmengen durch den zugeordneten Durchströmungsteilkanal zu regeln.
- Selbstverständlich können, sofern dies nicht per se oder explizit ausgeschlossen ist, die im Singular genannten Merkmale, insbesondere das Leistungshalbleitermodul, auch mehrfach in dem erfindungsgemäßen System vorhanden sein.
- Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein können, um Verbesserungen zu erreichen. Insbesondere sind die vorstehend und im Folgenden genannten und erläuterten Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- Weitere Erläuterungen der Erfindung, vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den
1 und4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung, oder von jeweiligen Teilen hiervon. -
1 und4 zeigen jeweils dreidimensionale Schnittdarstellungen eines ersten erfindungsgemäßen leistungselektronischen Systems. -
2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen leistungselektronischen Systems. -
3 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen leistungselektronischen Systems. -
1 und4 zeigen jeweils dreidimensionale Schnittdarstellungen eines ersten erfindungsgemäßen leistungselektronischen Systems1 . In1 dargestellt ist ein Gehäuse2 des leistungselektronischen Systems, bestehend aus einem quaderförmigen, wannenartigen Metallkörper mit einem, nicht dargestellten, Deckelelement. Der Metallkörper weist an einer Stirnseite Durchführungen für zwei Gleichstromversorgungsanschlusselemente64 ,66 und für eine Steueranschlusseinrichtung68 auf. Weiterhin weist der Deckel Durchführungen für eine Zu- und eine Ablaufeinrichtung einer Flüssigkeitskühleinrichtung und drei Wechselstromausgangsanschlusselemente78 auf. - Die Kühleinrichtung
3 ist plattenförmig mit einer ersten und einer dieser gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche30 ,32 (vgl. auch2 ) ausgebildet. Von der plattenförmigen Kühleinrichtung stehen die Zu- und die Ablaufeinrichtung senkrecht in Richtung des Deckels des Gehäuses weg und bilden die Flüssigkeitsanschlusseinrichtungen36 ,38 aus. Die Kühleinrichtung3 selbst ist kein Teil des Gehäuses2 , sondern als eine eigene Baugruppe im Inneren20 des Gehäuses2 angeordnet. - Auf der ersten Hauptfläche
30 der Kühleinrichtung3 ist ein Leistungshalbleitermodul4 angeordnet. Dieses Leistungshalbleitermodul4 weist kein eigenes Gehäuse auf und ist mit seinem Substrat direkt auf der ersten Hauptfläche30 der Kühleinrichtung3 angeordnet und somit thermisch leitend damit, genauer mit einer ersten Kühlteilfläche302 (vgl.3 ), verbunden. Die in den Leistungshalbleiterbauelementen des Leistungshalbleitermoduls4 entstehende Wärme kann somit sehr effizient an die Kühleinrichtung3 und damit an die Kühlflüssigkeit abgeführt werden. - Das Leistungshalbleitermodul
4 ist als dreiphasiges Wechselrichtermodul ausgebildet und weist drei Paare von Gleichstrommodulanschlüssen42 ,44 , jeweils bestehend aus einem Gleichstrommodulanschluss positiver und negativer Polarität, auf. Es weist weiterhin drei Wechselstrommodulanschlüsse46 , die den drei Ausgangsphasen zugeordnet sind, auf. - Mit den jeweiligen Gleichstrommodulanschlüssen
42 ,44 (vgl.2 ) sind Gleichstromanschlusseinrichtungen60 ,62 polaritätskonform verbunden, die die Gleichstrommodulanschlüsse42 ,44 mit zugeordneten Gleichstromversorgungsanschlusselementen64 ,66 verbinden. Alle Gleichstromanschlusseinrichtungen60 ,62 weisen jeweils einen ersten Kühlabschnitt600 ,620 auf, der mit der Kühleinrichtung3 , hier genauer deren zweiten Kühlteilflächen304 , angeordnet auf der ersten Hauptfläche30 , in thermisch leitendem Kontakt steht. Die ersten Kühlabschnitte600 ,620 sind hierzu, durch eine Isolationseinrichtung elektrisch von der Kühleinrichtung3 getrennt, im Übrigen aber unmittelbar auf der ersten Hauptfläche30 angeordnet. - Mit den jeweiligen Wechselstrommodulanschlüssen
46 (vgl.2 ) sind Wechselstromanschlusseinrichtungen70 verbunden, die die Wechselstrommodulanschlüsse mit zugeordneten Wechselstromversorgungsanschlusselementen78 verbinden. Alle Wechselstromanschlusseinrichtungen70 weisen jeweils einen zweiten Kühlabschnitt700 auf, der mit der Kühleinrichtung3 , hier genauer einer dritten Kühlteilfläche306 (vgl.3 ) der erster Hauptfläche30 , in thermisch leitendem Kontakt steht. Die zweiten Kühlabschnitte700 sind hierzu, durch eine Isolationseinrichtung elektrisch von der Kühleinrichtung3 getrennt, im Übrigen aber unmittelbar auf der ersten Hauptfläche30 angeordnet. - Auf der zweiten, der ersten gegenüberliegenden, Hauptfläche
32 der Kühleinrichtung3 ist eine Kondensatoreinrichtung5 angeordnet. Diese Kondensatoreinrichtung5 ist elektrisch isoliert, im Übrigen aber direkt auf einer Kühlteilfläche322 (vgl.3 ) der zweiten Hauptfläche32 der Kühleinrichtung3 angeordnet und somit thermisch leitend damit verbunden. - Eine der beiden Kondensatoranschlusseinrichtungen
80 ,82 (vgl.4 ) der Kondensatoreinrichtung5 weist einen dritten Kühlabschnitt800 auf, der mit einer Kühlteilfläche einer Nebenfläche34 der Kühleinrichtung3 in thermisch leitendem Kontakt steht. - Die Durchströmung der Kühleinrichtung
3 ist hier ohne Beschränkung der Allgemeinheit derart ausgebildet, dass erst der Abschnitt mit der Kondensatoreinrichtung5 und anschließend derjenige mit dem Leistungshalbleitermodul4 durchströmt wird. -
2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen leistungselektronischen Systems. Dargestellt ist hier ein Abschnitt eines Gehäuses2 des leistungselektronischen Systems. Das Gehäuse2 weist Ausnehmungen auf, in denen Flüssigkeitsanschlusseinrichtungen36 ,38 angeordnet sind, die eine Zu- und einer Ablaufeinrichtung der Kühleinrichtung3 ausbilden, die somit durch das Gehäuse nach außen reichen und dort der Zu- und Abfuhr von Kühlflüssigkeit dienen. - Die Kühleinrichtung weist eine Mehrzahl von Kühlteilflächen
302 ,304 ,306 ,322 (siehe jeweils3 ) auf, die jeweils der Kühlung von weiteren Komponenten dienen, die mit diesen Kühlteilflächen in thermisch leitendem Kontakt stehen und somit von der Kühleinrichtung3 gekühlt werden. Die diesen Kühlteilflächen302 ,304 ,606 ,322 zugeordneten Kühlkammern303 ,305 ,307 ,323 (siehe jeweils3 ) werden gemäß dieser Ausführungsform von der Kühlflüssigkeit seriell durchlaufen, wodurch die Kühleinrichtung3 eine entsprechende serielle Durchströmungsrichtung aufweist. - Auf der ersten Kühlteilfläche
302 der ersten Hauptfläche30 der Kühleinrichtung3 ist ein Leistungshalbleitermodul4 angeordnet. Dieses Leistungshalbleitermodul4 weist zwei Gleichstrommodulanschlüsse42 ,44 und einen Wechselstrommodulanschluss46 auf. - Dargestellt sind zwei Gleichstromanschlusseinrichtungen
60 ,62 , die der Verbindung des Leistungshalbleitermoduls4 mit einer oder mehreren Gleichstromquellen, beispielhaft einer Kondensatoreinrichtung5 oder einer Batterie, dienen. Diese Gleichstromanschlusseinrichtungen60 ,62 sind mit den zugeordneten Gleichstrommodulanschlüssen42 ,44 des Leistungshalbleitermoduls4 verbunden. Erfindungsgemäß steht eine der beiden Gleichstromanschlusseinrichtungen60 mit ihrem ersten Kühlabschnitt600 in unmittelbarem thermisch leitendem Kontakt mit der zweiten Kühlteilfläche304 der Kühleinrichtung3 , die als Teil der ersten Hauptfläche30 ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung steht die andere der beiden Gleichstromanschlusseinrichtungen62 in einem ersten Kühlabschnitt602 der Kühleinrichtung in mittelbarem, nämlich über die unmittelbar angebundenen Gleichstromanschlusseinrichtungen60 , in thermisch leitendem Kontakt mit der Kühleinrichtung3 . Selbstverständlich sind auch hierbei notwendige elektrische Isolierungen vorgesehen. - Ebenfalls dargestellt ist eine Wechselstromanschlusseinrichtung
7 , die mit dem Wechselstrommodulanschluss46 des Leistungshalbleitermoduls4 verbunden ist und einen zweiten Kühlabschnitt700 aufweist, der mit der Kühleinrichtung3 und dort mit der dritten Kühlteilfläche der ersten Hauptfläche in thermisch leitendem Kontakt steht. - Auf der zweiten Hauptfläche
32 der Kühleinrichtung ist die Kondensatoreinrichtung5 angeordnet und steht in thermisch leitendem Kontakt mit der Kühleinrichtung3 , genauer deren Kühlteilfläche. Hierbei sind die erste und zweite Hauptfläche30 ,32 der Kühleinrichtung3 parallel zueinander und einander gegenüberliegend auf der Kühleinrichtung. - Die Kühleinrichtung
3 weist hier einen Durchströmungskanäle310 mit einer seriellen Durchströmungsrichtung auf, wodurch die Komponenten Kondensatoreinrichtung5 , Gleichstromanschlusseinrichtung60 , Leistungshalbleitermodul4 und Wechselstromanschlusseinrichtung70 in dieser Reihenfolge gekühlt werden. -
3 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen leistungselektronischen Systems. Hierbei sind die zu2 genannten Komponenten auf den gleichen Kühlteilflächen, wie dort genannt, angeordnet. - Die Kühleinrichtung
3 gemäß dieser Ausgestaltung unterschiedet sich von derjenigen gemäß2 im Grunde nur dadurch, dass die Kühleinrichtung3 eine parallele Durchströmungsrichtung aufweist, bei der die Kondensatoreinrichtung5 gleichzeitig, also nicht seriell, mit dem Leistungshalbleitermodul4 gekühlt wird. Hierzu weist der Durchströmungskanal eine Verteilungsstelle und eine Vereinigungsstelle auf, bei der der Flüssigkeitsstrom in zwei Durchströmungsteilkanäle312 ,314 aufgeteilt bzw. wiedervereinigt wird. - In einem dieser Durchströmungsteilkanäle
314 ist ein regelbares Ventil316 angeordnet, das dazu ausgebildet ist, abhängig von mindestens einem der Parameter Temperatur des Leistungshalbleitermoduls4 oder Temperatur der Kondensatoreinrichtung5 , die Durchflussmengen durch den zugeordneten Durchströmungsteilkanal314 zu regeln. -
4 zeigt eine weitere Ansicht des ersten erfindungsgemäßen leistungselektronischen Systems1 . In dieser Darstellung wird verdeutlicht, dass die jeweilige Gleichstromanschlusseinrichtung60 eine flächige Gleichstromschiene umfasst, die den ersten Kühlabschnitt600 umfasst, und wobei die Länge dieses ersten Kühlabschnitts600 ca. 60% der Länge des stromführenden Teils der Gleichstromschiene beträgt. - Die jeweilige Wechselstromanschlusseinrichtung
7 umfasst eine flächige Wechselstromschiene, die den zweiten Kühlabschnitt700 umfasst, wobei die Länge des zweiten Kühlabschnitts700 ebenfalls ca. 60% der Länge des stromführenden Teils der Wechselstromschiene beträgt. - Eine der beiden Kondensatoranschlusseinrichtungen
8 der Kondensatoreinrichtung5 weist einen dritten Kühlabschnitt800 auf, der mit einer Kühlteilfläche einer Nebenfläche34 der Kühleinrichtung3 in thermisch leitendem Kontakt steht. - Die jeweilige Gleichstromanschlusseinrichtung
60 ,62 ist niederinduktiv mit der jeweils zugeordneten Kondensatoranschlusseinrichtung80 ,82 der Kondensatoreinrichtung5 verbunden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015113873 A1 [0002]
Claims (14)
- Leistungselektronisches System (1) mit einem Gehäuse (2), mit einer Kühleinrichtung (3), mit einem Leistungshalbleitermodul (4) und mit einer Kondensatoreinrichtung (5), wobei die Kühleinrichtung (3) eine erste und eine zweite Hauptfläche (30,32) aufweist, wobei auf der ersten Hauptfläche (30) das Leistungshalbleitermodul (4) angeordnet ist und in thermisch leitendem Kontakt mit der Kühleinrichtung (3) steht und auf der zweiten Hauptfläche (32) die Kondensatoreinrichtung (5) angeordnet ist und in thermisch leitendem Kontakt mit der Kühleinrichtung (3) steht, wobei eine Gleichstromanschlusseinrichtung (60, 62) mit einem Gleichstrommodulanschluss (42,44) des Leistungshalbleitermoduls (4) verbunden ist und einen ersten Kühlabschnitt (600) aufweist, der mit der Kühleinrichtung (3) in thermisch leitendem Kontakt steht.
- Leistungselektronisches System nach
Anspruch 1 , wobei eine Wechselstromanschlusseinrichtung (70) mit einem Wechselstrommodulanschluss (46) des Leistungshalbleitermoduls (4) verbunden ist und einen zweiten Kühlabschnitt (700) aufweist, der mit der Kühleinrichtung (3) in thermisch leitendem Kontakt steht. - Leistungselektronisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Kondensatoranschlusseinrichtung (80,82) der Kondensatoreinrichtung (5) einen dritten Kühlabschnitt (800) aufweist, der mit der Kühleinrichtung (3) in thermisch leitendem Kontakt steht.
- Leistungselektronisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühleinrichtung (3) als Flüssigkeitskühleinrichtung mit einer Zu- und einer Ablaufeinrichtung ausgebildet ist, die in einem Abschnitt mit Ausnehmungen des Gehäuses (2) zusammenwirken und somit dort Flüssigkeitsanschlusseinrichtungen (36, 38) ausbilden.
- Leistungselektronisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühleinrichtung (3) mehrstückig mit dem Gehäuse (2) ausgebildet ist.
- Leistungselektronisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühleinrichtung (3) vollständig im Innenraum (20) des Gehäuses (2) angeordnet und von diesem somit umschlossen ist.
- Leistungselektronisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und zweite Hauptfläche (30,32) der Kühleinrichtung (3) einander gegenüberliegend oder einen Winkel, vorzugsweise einen rechten Winkel, miteinander einschließend, angeordnet sind.
- Leistungselektronisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gleichstromanschlusseinrichtung (60, 62) mindestens eine flächige Gleichstromschiene umfasst, und wobei die Länge des ersten Kühlabschnitts (600, 620) mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 50% der Länge des stromführenden Teils der Gleichstromschiene beträgt.
- Leistungselektronisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der jeweilige Kühlabschnitt (600, 700, 800) auf der ersten oder zweiten Hauptfläche (30, 32) oder auf einer Nebenfläche (34) der Kühleinrichtung (3) angeordnet ist.
- Leistungselektronisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wechselstromanschlusseinrichtung (7) mindestens eine flächige Wechselstromschiene umfasst, und wobei die Länge des zweiten Kühlabschnitts (700) mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 50% der Länge des stromführenden Teils der Wechselstromschiene beträgt.
- Leistungselektronisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gleichstromanschlusseinrichtungen (60, 62) niederinduktiv mit den Kondensatoranschlusseinrichtungen (80, 82) der Kondensatoreinrichtung (5) verbunden sind.
- Leistungselektronisches System nach einem der
Ansprüche 1 bis11 , wobei die Kühleinrichtung (3) eine Durchströmungsrichtung aufweist und in dieser Durchströmungsrichtung die Kondensatoreinrichtung (5) vor dem Leistungshalbleitermodul (4) gekühlt wird. - Leistungselektronisches System nach einem der
Ansprüche 1 bis11 , wobei die Kühleinrichtung (3) eine Durchströmungsrichtung aufweist und in dieser Durchströmungsrichtung die Kondensatoreinrichtung (5) gleichzeitig mit dem Leistungshalbleitermodul (4) gekühlt wird. - Leistungselektronisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühleinrichtung (3) eine Mehrzahl von Durchströmungsteilkanälen (312, 314) aufweist und in mindestens einem dieser Durchströmungsteilkanäle (314) ein regelbares Ventil (316) angeordnet ist das dazu ausgebildet ist, abhängig von mindestens einem der Parameter Temperatur des Leistungshalbleitermoduls (4) oder Temperatur der Kondensatoreinrichtung (5), die Durchflussmengen durch den zugeordneten Durchströmungsteilkanal (314) zu regeln.
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Citations (6)
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US20150334875A1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-11-19 | Lear Corporation | Coldplate with Integrated DC Link Capacitor for Cooling Thereof |
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---|---|---|---|---|
US20020186545A1 (en) * | 2000-05-25 | 2002-12-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power module |
US20130328185A1 (en) * | 2011-02-28 | 2013-12-12 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Power Semiconductor Module, Method of Manufacturing Power Semiconductor Module, and Power Conversion Device |
US20150334875A1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-11-19 | Lear Corporation | Coldplate with Integrated DC Link Capacitor for Cooling Thereof |
DE102015113873B3 (de) * | 2015-08-21 | 2016-07-14 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Leistungselektronische Baugruppe mit Kondensatoreinrichtung |
EP3364735A1 (de) * | 2017-02-15 | 2018-08-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Kühlvorrichtung, umrichter mit einer kühlvorrichtung und verfahren zur kühlung eines umrichters |
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