DE102012111755A1 - Housing for power electronics component installed in motor vehicle, has support and cooling structure that is provided with several cooling channels via which coolant is allowed to flow - Google Patents

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    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change

Abstract

The housing (1) has support and cooling structure (15) that is designed as honeycomb structure, and provided with several cooling channels (21,22) via which coolant is allowed to flow. The cooling channels arranged parallel to each other are extended linearly from first end surface to second surface of the housing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungselektronikgehäuse mit integrierten Kühlkanälen, die von einem Kühlmittel durchströmt werden. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer Leistungselektronik, die in einem vorab beschriebenen Leistungselektronikgehäuse angeordnet ist. The invention relates to a power electronics housing with integrated cooling channels, which are flowed through by a coolant. The invention further relates to a motor vehicle with a power electronics, which is arranged in a power electronics housing described above.

Aus der amerikanischen Offenlegungsschrift US 5,253,613 A ist eine Gleichstrom/Wechselstrom-Leistungswandlereinrichtung für ein Traktionsfahrzeug mit einer Gebläseeinrichtung zum Liefern einer Kühlluftströmung bekannt, wobei eine elektrische Geräte enthaltende Kammer durch wenigstens eine Wand gebildet ist, die mehrere Öffnungen aufweist. Aus der amerikanischen Offenlegungsschrift US 2003/0067747 A1 ist eine Kühlvorrichtung für elektrische Hochspannungseinrichtungen bekannt, die elektrische Hochspannungseinrichtungen unter Verwendung von Kühlluft kühlt. Vergleichbare Kühlvorrichtungen sind aus den amerikanischen Offenlegungsschriften US 2007/0000231 A1 und US 2009/0016021 A1 bekannt. From the American disclosure US 5,253,613 A For example, there is known a DC / AC power conversion device for a traction vehicle having a fan means for providing a flow of cooling air, wherein a compartment containing electrical equipment is formed by at least one wall having a plurality of openings. From the American disclosure US 2003/0067747 A1 For example, a cooling device for high voltage electrical equipment is known that cools high voltage electrical equipment using cooling air. Comparable cooling devices are known from the American patents US 2007/0000231 A1 and US 2009/0016021 A1 known.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Kühlung einer Leistungselektronik in einem Kraftfahrzeug zu vereinfachen und/oder zu verbessern. The object of the invention is to simplify the cooling of a power electronics in a motor vehicle and / or to improve.

Die Aufgabe ist bei einem Leistungselektronikgehäuse mit integrierten Kühlkanälen, die von einem Kühlmittel durchströmt werden, dadurch gelöst, dass das Leistungselektronikgehäuse, zumindest bereichsweise, eine Trag- und Kühlstruktur mit einer Vielzahl von Kühlkanälen aufweist. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind in der Trag- und Kühlstruktur des Leistungselektronikgehäuses eine Tragfunktion mit einer Kühlfunktion kombiniert. Dabei wird bewusst in Kauf genommen, dass das Leistungselektronikgehäuse mit der erfindungsgemäßen Trag- und Kühlstruktur gegebenenfalls eine größere Wanddicke aufweist als ein herkömmliches Elektronikgehäuse mit einer massiven Wandung. Bei dem Kühlmittel handelt es sich vorzugsweise um Kühlluft. The object is achieved in a power electronics housing with integrated cooling channels, which are flowed through by a coolant, characterized in that the power electronics housing, at least partially, a support and cooling structure having a plurality of cooling channels. According to one essential aspect of the invention, a support function with a cooling function are combined in the support and cooling structure of the power electronics housing. It is deliberately accepted that the power electronics housing with the supporting and cooling structure according to the invention optionally has a greater wall thickness than a conventional electronics housing with a solid wall. The coolant is preferably cooling air.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Leistungselektronikgehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass die Trag- und Kühlstruktur als Wabenstruktur ausgeführt ist. Die Verwendung einer Wabenstruktur hat sich im Hinblick auf die kombinierte Trag- und Kühlfunktion der Trag- und Kühlstruktur als besonders vorteilhaft erwiesen. A preferred embodiment of the power electronics housing is characterized in that the support and cooling structure is designed as a honeycomb structure. The use of a honeycomb structure has proved to be particularly advantageous with regard to the combined support and cooling function of the supporting and cooling structure.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Leistungselektronikgehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Großteil des Leistungselektronikgehäuses die Trag- und Kühlstruktur aufweist. Die erfindungsgemäße Trag- und Kühlstruktur ist besonders vorteilhaft in Bereichen des Leistungselektronikgehäuses angeordnet, die im Betrieb stark erhitzt werden. A further preferred embodiment of the power electronics housing is characterized in that a large part of the power electronics housing has the supporting and cooling structure. The support and cooling structure according to the invention is particularly advantageously arranged in areas of the power electronics housing, which are strongly heated during operation.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Leistungselektronikgehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass das komplette Leistungselektronikgehäuse die Trag- und Kühlstruktur aufweist. Dadurch wird die Herstellung des Leistungselektronikgehäuses erheblich vereinfacht. Another preferred embodiment of the power electronics housing is characterized in that the complete power electronics housing has the supporting and cooling structure. As a result, the production of the power electronics housing is considerably simplified.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Leistungselektronikgehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle in der Trag- und Kühlstruktur parallel zueinander angeordnet sind. Dabei sind die Kühlkanäle vorteilhaft gleichmäßig voneinander beabstandet. A further preferred embodiment of the power electronics housing is characterized in that the cooling channels in the support and cooling structure are arranged parallel to each other. The cooling channels are advantageously evenly spaced from each other.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Leistungselektronikgehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kühlkanäle geradlinig von einer ersten Stirnseite zu einer zweiten Stirnseite des Leistungselektronikgehäuses erstrecken. Dadurch wird das Zuführen und Abführen von Kühlmittel, insbesondere Kühlluft, vereinfacht. A further preferred embodiment of the power electronics housing is characterized in that the cooling channels extend in a straight line from a first end side to a second end side of the power electronics housing. This simplifies the supply and removal of coolant, in particular cooling air.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Leistungselektronikgehäuses ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle als Kühlluftkanäle ausgeführt sind. Zur Kühlung des Leistungselektronikgehäuses kann besonders vorteilhaft der Fahrtwind im Betrieb eines mit dem Leistungselektronikgehäuse ausgestatteten Kraftfahrzeugs verwendet werden. Another preferred embodiment of the power electronics housing is characterized in that the cooling channels are designed as cooling air channels. For cooling the power electronics housing, the airstream can be used particularly advantageously during operation of a motor vehicle equipped with the power electronics housing.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer Leistungselektronik, die in einem vorab beschriebenen Leistungselektronikgehäuse angeordnet ist. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug. Das elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug umfasst einen elektrischen Energiespeicher, beispielsweise eine Hochleistungsbatterie, und wenigstens eine Elektromaschine, um das Kraftfahrzeug anzutreiben. Die Leistungselektronik in dem Leistungselektronikgehäuse umfasst eine Mehrzahl elektronischer Baugruppen, die dazu dienen, aus einer Gleichspannung des elektrischen Energiespeichers eine zum Betrieb der Elektromaschine geeignete Wechselspannung zu erzeugen. Im Betrieb der Leistungselektronik entsteht relativ viel Wärme, deren Abfuhr durch das erfindungsgemäße Leistungselektronikgehäuse vereinfacht wird. Dabei kann insbesondere auf eine ansonsten erforderliche relativ aufwendige Wasserkühlung verzichtet werden. The invention further relates to a motor vehicle with a power electronics, which is arranged in a power electronics housing described above. The motor vehicle is preferably an electrically driven motor vehicle, in particular an electric vehicle. The electrically driven motor vehicle comprises an electrical energy store, for example a high-performance battery, and at least one electric machine in order to drive the motor vehicle. The power electronics in the power electronics housing comprises a plurality of electronic modules, which serve to generate from a DC voltage of the electrical energy storage a suitable for operation of the electric machine AC voltage. During operation of the power electronics, a relatively large amount of heat is generated, the dissipation of which is simplified by the power electronics housing according to the invention. In particular, an otherwise required relatively expensive water cooling can be dispensed with.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description, with reference to the drawing various embodiments are described in detail.

In der einzigen beiliegenden Figur ist ein erfindungsgemäßes Leistungselektronikgehäuse stark vereinfacht dargestellt. In der beiliegenden Figur ist ein Leistungselektronikgehäuse 1 mit einer Leistungselektronik 5 stark vereinfacht dargestellt. Die Leistungselektronik 5 umfasst mehrere elektronische Baugruppen, die dazu dienen, aus einer Gleichspannung eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Antriebsvorrichtung eine zum Betrieb einer Elektromaschine geeignete Wechselspannung zu erzeugen. In the single accompanying figure, an inventive power electronics housing is shown greatly simplified. In the accompanying figure is a power electronics housing 1 with power electronics 5 shown greatly simplified. The power electronics 5 comprises a plurality of electronic assemblies which serve to generate from a DC voltage of an electrical energy storage device of a motor vehicle with an electric drive device a suitable for operation of an electric machine AC voltage.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 007 633 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebsvorrichtung beispielhaft offenbart. Im Betrieb der Leistungselektronik entsteht relativ viel Wärme, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Leistungselektronikgehäuses 1 besonders einfach und effektiv abgeführt werden kann. In the German Offenlegungsschrift DE 10 2010 007 633 A1 is a motor vehicle with an electric drive device disclosed by way of example. During operation of the power electronics, a relatively large amount of heat is generated by means of the power electronics housing according to the invention 1 particularly easy and effective can be dissipated.

Das Leistungselektronikgehäuse 1 hat im Wesentlichen die Gestalt eines Quaders, der an zwei entgegengesetzten Stirnseiten offen ist und innen einen Hohlraum zur Aufnahme der Leistungselektronik 5 aufweist. Das Leistungselektronikgehäuse 1 umfasst eine im Querschnitt quadratische Innenwand 8 und eine im Querschnitt ebenfalls quadratische Außenwand 9. The power electronics housing 1 has essentially the shape of a cuboid, which is open at two opposite end faces and inside a cavity for receiving the power electronics 5 having. The power electronics housing 1 comprises a cross-sectionally square inner wall 8th and a cross-sectionally also square outer wall 9 ,

In einem Bereich 10 ist das Leistungselektronikgehäuse 1 mit einer erfindungsgemäßen Trag- und Kühlstruktur 15 versehen. Die Trag- und Kühlstruktur 15 ist als Wabenstruktur mit einer Vielzahl von Kühlkanälen 21, 22 ausgeführt. In one area 10 is the power electronics housing 1 with a supporting and cooling structure according to the invention 15 Mistake. The support and cooling structure 15 is as a honeycomb structure with a variety of cooling channels 21 . 22 executed.

Die Kühlkanäle 21, 22 haben aufgrund der Wabenstruktur jeweils einen sechseckigen Querschnitt. Durch den sechseckigen Querschnitt ergibt sich eine Trag- und Kühlstruktur 15, die sich sowohl im Hinblick auf ihre Tragfunktion als auch im Hinblick auf ihre Kühlfunktion als besonders wirksam herausgestellt hat. The cooling channels 21 . 22 have a hexagonal cross section due to the honeycomb structure. The hexagonal cross-section results in a support and cooling structure 15 which has proven to be particularly effective both in terms of its support function and in terms of its cooling function.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (8)

Leistungselektronikgehäuse mit integrierten Kühlkanälen, die von einem Kühlmittel durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungselektronikgehäuse (1), zumindest bereichsweise, eine Trag- und Kühlstruktur (15) mit einer Vielzahl von Kühlkanälen (21, 22) aufweist. Power electronics housing with integrated cooling channels through which a coolant flows, characterized in that the power electronics housing ( 1 ), at least partially, a support and cooling structure ( 15 ) with a plurality of cooling channels ( 21 . 22 ) having. Leistungselektronikgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trag- und Kühlstruktur (15) als Wabenstruktur ausgeführt ist. Power electronics housing according to claim 1, characterized in that the supporting and cooling structure ( 15 ) is designed as a honeycomb structure. Leistungselektronikgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Großteil des Leistungselektronikgehäuses (1) die Trag- und Kühlstruktur (15) aufweist. Power electronics housing according to one of the preceding claims, characterized in that a large part of the power electronics housing ( 1 ) the supporting and cooling structure ( 15 ) having. Leistungselektronikgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das komplette Leistungselektronikgehäuse (1) die Trag- und Kühlstruktur (15) aufweist. Power electronics housing according to claim 1 or 2, characterized in that the complete power electronics housing ( 1 ) the supporting and cooling structure ( 15 ) having. Leistungselektronikgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (21, 22) in der Trag- und Kühlstruktur (15) parallel zueinander angeordnet sind. Power electronics housing according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling channels ( 21 . 22 ) in the supporting and cooling structure ( 15 ) are arranged parallel to each other. Leistungselektronikgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kühlkanäle (21, 22) geradlinig von einer ersten Stirnseite zu einer zweiten Stirnseite des Leistungselektronikgehäuses (1) erstrecken. Power electronics housing according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling channels ( 21 . 22 ) straight from a first end face to a second end face of the power electronics housing ( 1 ). Leistungselektronikgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (21, 22) als Kühlluftkanäle ausgeführt sind. Power electronics housing according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling channels ( 21 . 22 ) are designed as cooling air channels. Kraftfahrzeug mit einer Leistungselektronik (5), die in einem Leistungselektronikgehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist. Motor vehicle with power electronics ( 5 ) in a power electronics housing ( 1 ) is arranged according to one of the preceding claims.
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